L-Q模型在立体定向适形放疗分次中的应用

301医院王所亭L-Q模型在立体定向适形放疗分次中的应用•DNA断裂的两种方式：单击双链断裂或多击单链断裂，分别对应早、晚反应两项杀伤，前者与单次剂量的一次方成正比，后者与单次剂量的二次方成正比。一、L—Q模型的基本概念和表达简式（一）、数学表达式•细胞存活率：Sn=exp[-n(αd+βd2)]•d为单次剂量，n为照射次数，取对数：•生物效应系数：E=-LnSn=Eα+Eβ•=nd(α+βd)=D(α+βd)•其中：Eα=αD=α（nd）称α型杀伤效应项（早反应）；•Eβ=βDd=β（nd2）称β型杀伤效应项（晚反应）；•（二）α/β的含义•1α/β的剂量学含义：当线性和二次方（即早、晚反应）两种杀伤效应相等时，αd=βd2•此时，α/β=d所以，•α/β的剂量学含义是：使某一种组织或器官的线性和二次方两种杀伤效应相等时所需要的单次剂量的大小。（三）α/β的放射治疗方案含义：•对两种分次治疗方案，当其总的放射生物效应相等时，则有：•n1(αd1+βd12)=n2(αd2+βd22)-----（3）•α(n1d1-n2d2)=β(n2d22–n1d12)•α/β=(n2d22-n1d12)/(n1d1-n2d2)•=(n2d22-n1d12)/(D1-D2)•所以，α/β的放射治疗方案含义是：为维持两种不同的治疗方案效应相同所需要的一种特定剂量。对于某种具体组织或器官，这种特定剂量是一定的。二、L—Q模型的临床应用•1不同单次剂量与常规分割剂量之间的换算：•从（3）式：设等式左端（方案1）为常规分割方案，右端为单次照射方案（n2=1），且两端皆除以β，则有：•Ｄ１（ｄ１＋α／β）＝Ｄ２（ｄ２＋α／β）------(4)•Ｄ１＝ｎ１ｄ１•＝［ｄ２（ｄ２＋α／β）］／［ｄ１＋（α／β）]----(5)•因为对于常规分割方案，ｄ１＝２Ｇy，对于每个给定的α／β值和单次剂量ｄ２，都可以算出相应的等效常规分割剂量Ｄ１，如下表所示：2、不同分次剂量d相对于正常分割(2Gy/次,5次/W)的相对生物效应剂量单次量（ＧY）α/β=2GYα/β=3GYα/β=4GYα/β=8GYα/β=9GYα/β=10GY0.50.310.350.380.430.430.440.80.560.610.640.700.710.721.00.750.800.830.900.900.921.20.961.011.041.101.111.121.31.071.121.151.211.221.221.51.311.351.381.431.431.441.61.441.471.491.541.541.551.81.711.731.741.761.771.772.02.002.002.002.002.002.002.02.002.002.002.002.002.003.03.803.603.503.303.303.304.06.005.605.304.804.704.705.08.808.007.506.506.406.306.012.010.810.08.408.208.007.015.814.012.810.510.29.908.020.017.616.012.812.412.09.024.821.619.515.314.714.31030.026.023.318.017.316.71135.830.827.520.820.019.31242.036.032.024.022.922.01348.841.636.827.326.024.91563.854.047.534.532.731.320111.092.080.056.052.750.025168.8140.0120.887.577.372.930240.0198.0170.0114.0106.4100.035323.8266.0227.5150.5140.0131.340420.0344.0293.3192.0178.2166.7单次量（ＧY）α/β=2GYα/β=3GYα/β=4GYα/β=8GYα/β=9GYα/β=10GY三、临床应用注意事项：•１上表不计细胞增殖，只按（４）式计算，应用时还要•考虑具体病人和治疗计划设计优劣等多种因素。•２表中数值是与左侧单次量（即分次剂量）等效的常规•分割外照射总剂量（生物等效）。•３当分次照射时，总的生物效应剂量等于分次数乘以表•中数值，即本表可用于分次剂量的换算。•４分次量小于２ＧY时可用于小剂量加速超分割，可每天•照射两次。•生物等效剂量•５因正常细胞的半修复时间大都小于２小时，故•分次间隔时间不宜太长，立体定向适形放疗技•术中要强调“减时增量”。•６分次４次以上时，用上表换算的误差更小。•７当希望增量至总量大于６０ＧY的任意剂量时，可•将（３）式左端（方案１）的ｎ１给定为大于３０•的相应数，右端可按希望指定ｄ２或ｎ２，只留一•个未知数，即可求出相应的分次数或分次剂量。８供参考的分次剂量和分次间隔：•计划治疗体积单次剂量总次数每周次数•ＰＴＶ:(cm)3(Gy/次)(F/W)••60（≈43或Φ5）8～116～43～5••60～2006～88～63～5••200(≈63或Φ7.5）４～６14～83～59.供参考的单次大剂量（Χ-刀）推荐值•靶区直径（mm）X-刀单次大剂量（Gy）•﹤2024•21～3018～24•31～4015••••10.关于亚临床灶•鉴于国内外不少医院对亚临床灶、ＣＴＶ、ＰＴＶ及靶区设计时的“扩边”大小认识不足，造成ＳＣＲＴ后的周边复发时有发生，因此对多数病例都有与普通外照射相结合的趋向，即需要缩野时用ＳＣＲＴ作“减时增量”照射。11、尽量缩短总疗程时间•根据RTOG90003号报告的原则，在风险器官保护较好、其它条件允许的情况下，应尽量缩短总疗程时间。因对类似头颈部鳞癌的大多数恶性肿瘤，总疗程缩短一天或总剂量增加1Gy都可提高肿瘤控制率（TCP）约1%。12、最佳适形野（或弧）数设多少？•因X（r）刀、适形调强放疗技术的核心是“广聚焦”，所以对某些机架角间隔内接近圆形或矩形的某些计划靶体积（PTV）截面，要尽可能多拉弧。固定适形野和拉弧的总数不得少于5～7个，增加非共面弧或适形野，并使各野的出、入口尽量多地错开、不在靶区外重叠。13、对串行器官要慎重••对于像食管、脊髓、气管、直肠等串行器官部位的肿瘤和刚开展FSCRT新技术、经验不足的情况，要谨慎细致，适宜多分次、减小单次剂量，待经验较多后再逐步放开。14、保证准确定位的三重验证法•“准确定位、适形、合理分次”三要素中，准确定•位最重要。为此，①应先在模拟机上预定位：透视下找到病变中心并做临时体表标记；②CT定位后立刻将CT床置于肿瘤中间层也做临时体表标记；③治疗计划后TPS可计算出PTV中心的坐标（X，Y，Z）。治疗摆位时将三者相互验证，可防止出现较大的定位差错。15、决定分次放疗的放射生物学原则：•放射生物学专家指出，•对于像颅内小体积的AVM、脑膜瘤、垂体瘤、听神经瘤等晚反应的良性靶组织被晚反应的正常组织包埋或包绕的情况，可用于X（γ）刀的一次性大剂量照射，或大分次剂量、少分次数的大分割照射。因为多分次在保护晚反应正常组织的同时也保护了晚反应的病变组织。同样，对体部良性病等晚反应组织的放疗，也适宜加大单次量的少分次、大分割照射。16、α/β值的选取：•L-Q模型应用的早期，α/β值多为动物实验或人离体细胞的实验结果，近年来人的α/β值的临床结果公布较多，但各家、各作者得出的结果差别较大，被普遍公认的权威数据较少（事实上，由于组织细胞的“异质性”，很难得出一致的数据）。•因此，如果难于查到可靠一致的α/β值，对大部分早反应组织和恶性肿瘤，可取其平均值9或10（差别很小）；对大部分晚反应的正常组织，α/β值可取2（较安全）或3（注意：被计算的正常晚反应组织所受的单次剂量大都远远小于靶区剂量）。因为具体确定分次剂量和次数时还要考虑PTV大小、患者体质、治疗计划结果的理想程度、有否放化疗结合等多种具体情况。