[发明专利]一种放射治疗等效均匀剂量计算的模型方法

说明书

本发明公开一种放射治疗等效均匀剂量计算的模型方法，不根本改变LQ模型又能很好地反映单次大剂量下细胞生存情况，保证原有临床经验继续有效，在原数据稍加修正后也能用于大剂量照射的效果评估；基于分段二次函数模型的等效均匀剂量，利用该公式，治疗计划系统可以迅速获得肿瘤及正常组织的等效均匀剂量，利于不同剂量分割模式不同剂量分布形态的放疗方案比较评估，用分段二次函数模型解决了传统线性二次模型对大剂量照射后细胞存活率预测偏差大的问题，基于该模型的等效均匀剂量模型使不同剂量分布下的治疗效果可以相互比较，将潜在倍增时间纳入后，单次大剂量照射在克服细胞增殖方面的优势得以体现，基本解决了临床应用放射生物模型中的困难。

技术领域

本发明一种放射治疗等效均匀剂量计算的模型方法，属于放射治疗技术领域。

背景技术

肿瘤放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种治疗方法，与手术和药物治疗一样，放疗已成为肿瘤治疗的一个重要的治疗手段。放射治疗的根本目的，是给肿瘤区域很高的治愈剂量，而其周围组织和器官接受的剂量最少。它可以理解为必须在肿瘤组织和正常组织的剂量效应之间取得适当的折中的剂量。

经过一个多世纪的临床实践，证实分次放射治疗已成为业内公认的行之有效的放射治疗的基本原则。临床和生物研究证明，照射分次的次数和单次剂量的大小是影响放射生物效应的极其重要的因素，例如同样总剂量为5000cGy，500cGy x 10次的方案与250cGyx25次的方案，会有很大的临床效果差异。

对于不同的分次数和单次剂量所产生的生物效应，临床上通常会使用LQ线性二次模型来进行计算，即通过总剂量和分次的次数，来计算照射后细胞存活率。公式如下：

其中：

S为细胞存活率；

α为单位剂量的单个射线粒子使细胞直接杀灭的平均概率；

β为单位剂量平方的两个射线粒子使细胞杀灭的平均概率；

N为分次数。

实际上，α和β不仅与组织有关，而且与所用的射线能量有关。该模型公式在低剂量段与实验结果符合很好，但是在高剂量段，与实验结果存在较大的差异。

临床上通常用生存率S的对数表示放射生物学效应E，即：

考虑到肿瘤靶区内部不同区域剂量分布不均匀，为了衡量剂量分布的不均匀性带来的总的生物效应，临床上通常使用等效均匀剂量EUD来计算，公式如下：

其中，D_i是体积元素‘i’的剂量，v_i是元素‘i’对应的体积，a是参数。

随着放射治疗方式的改进，临床不断尝试着新的剂量分割模式，也取得了不错的治疗效果。过去几十年，立体定向体部放疗（stereotactic body radiotherapy，SBRT）技术取得了快速发展，在体部的多种肿瘤的治疗中取得了较好的疗效并积累了大量的经验。SBRT是利用比较高的单次剂量，进行较少几次照射即能达到根治性剂量以消灭肿瘤，即少分次，单次大剂量的治疗模式。立体定向放射治疗（SBRT）已被尝试用于诸多前瞻性研究中，并被临床认可作为治疗局部进展或术后复发肿瘤的一种方式。