|
將RBE不確定性納入腫瘤控制回顧性數(shù)據(jù)分析 腫瘤控制率（TCP）已經(jīng)通過經(jīng)驗(yàn)RBE模型（基于克隆形成細(xì)胞存活實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行了回顧性分析，但它們僅可能顯示出趨勢(shì)，而不能定量解讀。最重要的是，來自體外測(cè)量的a/b比值與從臨床數(shù)據(jù)中提取的a/b比值并不一一對(duì)應(yīng)，兩者都受到較大的不確定性影響。臨床應(yīng)用的a/b值是腫瘤中復(fù)雜系統(tǒng)機(jī)制的替代指標(biāo)，而不僅僅是細(xì)胞存活的反映。通常通過將依賴a/b的TCP模型擬合到腫瘤生長(zhǎng)或通過比較不同分割方案的結(jié)果，從患者隊(duì)列中提取a/b值。作為粗略近似，可以假設(shè)RBE-LET和RBE-劑量關(guān)系源自克隆形成細(xì)胞存活，并假設(shè)RBE與a/b的關(guān)系遵循與體外克隆形成細(xì)胞存活中看到的相同趨勢(shì)。這可能得到一系列預(yù)測(cè)的RBE值，可作為回顧性分析臨床腫瘤控制結(jié)果的上下限。未來，隨著大分割和再照射在質(zhì)子治療中的日益應(yīng)用，質(zhì)子特有的TCP建模將變得越來越重要。將RBE不確定性納入毒性回顧性數(shù)據(jù)分析 導(dǎo)致正常組織毒性的機(jī)制是復(fù)雜的。這種復(fù)雜性不僅來源于毒性的多樣性，還包括與實(shí)質(zhì)組織細(xì)胞死亡相比，炎癥和血管損傷的影響。具有較高有絲分裂活性和快速生長(zhǎng)周期、以及循環(huán)干/祖細(xì)胞群的組織可能對(duì)放射損傷做出較早反應(yīng)，并且能更快地再生。如果僅用實(shí)質(zhì)組織的α/β值來參數(shù)化組織反應(yīng)，那么這些組織通常會(huì)有較高的α/β值。相反，具有緩慢生長(zhǎng)周期的組織可能在放射損傷后較晚反應(yīng)，并更多依賴于成熟細(xì)胞的增殖和重新編程，而不是依賴于循環(huán)干/祖細(xì)胞。毒性還可能取決于內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。內(nèi)皮細(xì)胞的放射敏感性取決于器官，而器官中內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)周期并不一定與實(shí)質(zhì)組織的生長(zhǎng)周期相關(guān)。許多關(guān)于毒性的劑量反應(yīng)數(shù)據(jù)基于相對(duì)均勻的光子劑量分布，而對(duì)于更為異質(zhì)的質(zhì)子劑量分布，其中布拉格峰和銳利的邊緣半影可能導(dǎo)致非常陡峭的劑量梯度，必須按體素逐個(gè)分配RBE。因此，基于光子治療的α/β值來構(gòu)建用于毒性分析的經(jīng)驗(yàn)RBE模型，僅能作為粗略估計(jì)，盡管這些方法已被廣泛用于回顧性結(jié)果數(shù)據(jù)分析。雖然這些研究在指示一般趨勢(shì)和RBE變異對(duì)正常組織潛在影響方面具有重要價(jià)值，但在定量解讀這些RBE值時(shí)仍應(yīng)謹(jǐn)慎。然而，在分析質(zhì)子治療的療效時(shí)，RBE變異應(yīng)當(dāng)予以考慮，尤其是在對(duì)比臨床試驗(yàn)中。當(dāng)評(píng)估正常組織毒性時(shí)，建議將RBE的不確定性（即使是基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停┘{入回顧性數(shù)據(jù)分析。預(yù)后模型：RBE加權(quán)光子模型與質(zhì)子特定模型的比較 目前，大多數(shù)放射劑量反應(yīng)建模方法依賴于單一參數(shù)，如平均劑量或用單一局部（輪廓）區(qū)域代表OAR的通用有效均勻劑量。數(shù)據(jù)表明，即便在物理劑量層面，此類NTCP模型也可能無法有效判別某一特定質(zhì)子計(jì)劃是否確實(shí)優(yōu)于對(duì)應(yīng)的對(duì)比光子計(jì)劃。例如，在肺部，常用單一的劑量體積直方圖（DVH）參數(shù)如肺部V20和平均劑量來預(yù)測(cè)光子治療中的放射性肺炎。盡管一些研究人員發(fā)現(xiàn)廣泛使用的基于光子的肺炎模型可以應(yīng)用于質(zhì)子治療，但也有研究報(bào)告指出，光子推導(dǎo)的劑量體積參數(shù)可能不適用于具有更不均勻劑量分布的質(zhì)子治療。當(dāng)前的RBE公式假設(shè)，質(zhì)子治療的NTCP估算可以基于每個(gè)CT體素中光子劑量的一定比例得出。然而，非局部效應(yīng)使得對(duì)比更加復(fù)雜。例如，在進(jìn)行劑量限制時(shí)，腮腺組織被假定具有均勻的RBE，因而整個(gè)器官的放射敏感性也被視為相同。然而，使用質(zhì)子束照射大鼠腮腺的研究表明，腮腺對(duì)局部小體積“淋浴”的耐受性會(huì)因較大周圍體積“浴區(qū)”的低于耐受劑量的照射而降低。質(zhì)子放療和光子放療之間可能在正常組織毒性方面存在根本性的差異，不僅由于劑量分布的不同，更根本的原因在于損傷誘導(dǎo)和修復(fù)機(jī)制的不同。預(yù)后模型預(yù)測(cè)，質(zhì)子治療中的毒性可能受到患者間差異的影響，導(dǎo)致毒性分布的廣度較光子治療更大。由于當(dāng)前模型是基于劑量分布更均勻的光子治療臨床數(shù)據(jù)擬合的，這些NTCP模型是否適用于質(zhì)子治療仍不明確，因此劑量反應(yīng)關(guān)系不應(yīng)僅基于器官輪廓來分析，而應(yīng)考慮子區(qū)域甚至基于體素的分析?；隗w素的方法旨在探索與放射毒性相關(guān)的局部劑量差異，從而能夠識(shí)別器官中獨(dú)立于繪制輪廓的敏感區(qū)域?；谶@些概念的預(yù)后模型的細(xì)化，受益于來自質(zhì)子治療中不均勻劑量分布的數(shù)據(jù)，也將對(duì)光子治療的反應(yīng)評(píng)估產(chǎn)生積極影響。此外，這將有助于我們理解哪些患者群體和治療部位可以從質(zhì)子的劑量適形能力中獲得真正的臨床益處。在以模型為基礎(chǔ)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，也必須納入基于光子的療效建模和RBE等問題；此類試驗(yàn)會(huì)設(shè)定閾值，從而將受試者限定在理論上可能獲益的亞群之中。在質(zhì)子治療中，頭頸部腫瘤的毒性反應(yīng)已被用作質(zhì)子治療中基于模型的研究模式的示例，但基于光子的NTCP模型對(duì)于個(gè)體患者治療方案選擇可能不夠有效。僅依賴劑量的預(yù)后模型不太可能有效地預(yù)測(cè)毒性。除了劑量分布之外，利用血液和影像生物標(biāo)志物量化輻射損傷也可以納入到預(yù)測(cè)模型中。例如，通過利用深度學(xué)習(xí)方法將生物標(biāo)志物和其他混雜因素結(jié)合到基于體素的劑量分析中。為了考慮NTCP預(yù)測(cè)的多維特性，多個(gè)變量的邏輯回歸建?？蚣芤褜┝矿w積指標(biāo)與其他基于患者或疾病的預(yù)后因素結(jié)合，采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模來提高結(jié)果預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，風(fēng)險(xiǎn)因素可以直接納入數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法中。展望未來，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)將成為一種強(qiáng)大的工具，尤其是在利用質(zhì)子和光子之間的差異化劑量分布識(shí)別器官中的放射敏感亞區(qū)域時(shí)。下期我們將繼續(xù)討論在未來的前瞻性臨床研究中對(duì)BRE的考慮，敬請(qǐng)期待。（質(zhì)子中國(guó) 編譯報(bào)道）參考文獻(xiàn)：
Paganetti H, Simone CB 2nd, Bosch WR, et al. NRG Oncology White Paper on the Relative Biological Effectiveness in Proton Therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2025;121(1):202-217.
|
