临床医学放射治疗方案评估函数

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1、放射治疗“方案评估函数” (PEF,3T函数),上海交通大学医学院 新华医院 周志孝,一 生物效应剂量 (BED) (Biological Effective Dose）,生物效应剂量（BED）是由线性二次方程 推演而得到的。 生物效应剂量（BED）的生物学涵义是在一定时间限度内，分割次数n趋向无限大，而分割剂量d趋向无穷小时，达到一定常规照射同样生物效应的等效剂量。此时DNA断裂趋向于由单击事件造成而双击效应消失。 生物效应剂量（BED）又称为外推耐受剂量（ETD）或外推响应剂量（ERD）。,（1）生物效应剂量（BED） 基本表达式 /方程便可得到生物效应剂量（BED） 基本表达式，即： E

2、/ =n(d+d2 /) （1） BED=D（1+d/（ /） （2） （2）式即为生物效应剂量（BED）基本表达式,1 生物效应剂量（BED） (Biological Effective Dose）,式中： BED-生物效应剂量， （Gy） D-肿瘤治疗总剂量， （Gy） d-分割剂量， （ Gy/次） /- 该种组织的/值。（Gy）,（2）生物效应剂量（BED） 综合表达式 若进一步考虑放射分割照射期间组织放射性损伤未完全修复和照射治疗期间肿瘤细胞的代偿性增殖两项因素，则生物效应剂量（BED） 基本表达式可以扩展为生物效应剂量（BED） 综合表达式。表达式如下：,d 2K（1-Kn） BE

3、D=D（1+（-）（1- -）-（T-T ） / n（1-K2） （3） T 治疗总时间， （天） T 细胞增殖开始时间,（天） K=e-t 亚临床放射损伤修复因子, =0 T= T 天及晚反应组织, =0.85Gy/天 TT 天肿瘤增殖因子， =1.4/小时 /=10Gy , =0.46/小时 /=3Gy ， t 两次照射间的时间间隔（小时）， n 照射总次数。,几种组织的 和 值,二 方案评估函数（3T函数） (Project Evaluation Fuction)(PEF),方案评估函数： 1）治疗评估因子(TEF) Treatment Evaluation Factor 2）治疗增益因

4、子(TGF) Treatment Gain Factor 3）治疗风险系数(TRC) Treatment Risk Coefficient,1）治疗评估因子 (TEF) Treatment Evaluation Factor,若TEF值大于1，就意味着该方案有临床使用价值.肿瘤组织杀伤多或早反应组织损伤少. 若TEF值小于1，则说明早反应组织增加的损伤多或肿瘤组织的杀伤少，就意味着该方案临床使用意义不大。,2）治疗增益因子 (TGF) Treatment Gain Factor,若TGF值大于1，就意味着该方案在临床使用时治疗增益大，肿瘤组织杀伤大或晚反应组织损伤少,肿瘤控制率或生存质量有望能

5、得到提高； 若TGF值小于1，则说明晚反应组织增加的损伤多或肿瘤组织杀伤少，就意味着该方案临床使用时治疗增益只有小.肿瘤控制率可能降低或晚反应组织损伤多。,3）治疗风险系数(TRC) Treatment Risk Coefficient,若TRC 值大于1，就意味着该方案在临床使用时治疗风险大，早，晚反应组织的损伤反而增大了； 若TRC 值小于1，则说明早，晚反应组织的损伤变轻了，就意味着该方案临床使用时治疗风险小。,BEDT(CF): 常规分割肿瘤组织生物效应剂量 BEDE(CF): 常规分割早反应组织生物效应剂量 BEDL(CF): 常规分割晚反应组织生物效应剂量 BEDT(NCF): 非

6、常规分割肿瘤组织生物效应剂量 BEDE(NCF): 非常规分割早反应组织生物效应剂量 BEDL(NCF): 非常规分割晚反应组织生物效应剂量,三 方案评估函数的临床应用,“方案评估函数”主要的作用，是用来事先评估非常规放疗方案的疗效和风险，帮助医生确定比较合理的治疗方案； 也可用作放疗后放疗疗效总结和分析； 当然也可用作常规分割治疗方案之间的比对分析。,1 方案评估函数在临床应用中的步骤和规范,在治疗前提下： （即在与常规治疗方案生物等效的前提下） 1 ）在初步确定方案后，首先应计算出该方案的TEF值，若大于1就意味着该方案有临床使用价值，若TEF值小于1就意味着该方案临床使用意义不大。 2

7、）然后，计算出该方案的TGF值，若大于1就意味着该方案在临床使用时治疗增益大，若TGF值小于1就意味着该方案临床使用时治疗增益小 3） 再计算出该方案的TRC 值，若大于1就意味着该方案在临床使用时治疗风险大，若TRC 值小于1就意味着该方案临床使用时治疗风险小。,4） “方案评估”函数临床应用中的综合评估 在评估治疗方案时，三个“方案评估”函数和 BEDT,BEDE,BEDL, TCP值必须都计算出来， 然后进行综合评估。 绝不能单单根据一个函数值来确定治疗方案！ 优选方案：TEF,TGF, TCP1和 TRC1。 当TEF,TGF1而TRC1时，就要慎重考虑。 若TRC值比1大不了多少而T

8、CP值是明显增大 的，则还可以考虑，当然要视病人的反应和医 生的经验而定。 凡TRC值明显大于1的方案，在确定治疗方案时 都要特别慎重！,5 ） 鼻咽癌治疗方案生物计算及方案评估比对表,常规方案（2Gy/35次/70Gy） 常规方案是生物学计算的比对基础。,大分割方案（单次量从2.18Gy2.5Gy） 从表中看到： 1）TGF值为1.013-1.062，治疗增益因子大于1，就意味着肿瘤控制率可能提高。这一点可以从TCP估计增加值中得到验证（+0.8-+12）；也可以从BED15值有所增加中看出。 2） TRC值为0.982-1.330，治疗风险系数大于1，就意味着早、晚反应组织反应偏重。这可以

9、从BED10，BED2值的增加中看出，而江苏省肿瘤医院400多例临床病例（2.18Gy2.30Gy）统计中也得到了验证：早、晚反应组织反应普遍偏重。 3）TEF值略大于1，说明这种方案有临床使用意义,但不大。虽然肿瘤控制率可能提高，但早、晚反应组织反应偏重，治疗风险太大。,从总结教训的观点出发，有下述三点教训可以吸取： 1) 事先应作生物效应剂量和方案评估函数计算。 2) 生物效应与分次量的关系十分密切（是1.5次 方和2次方的关系），一旦在分次量上作出改 变时，应立即作生物效应计算（ /公式 和NSD公式），在治疗次数和总量上要做相 应的改变。 3) 在作TPS计算时，是把处方剂量放在95的

10、等 剂量线，这无形中又增加了分次量和总剂量， 使反应更重。,超分割方案（HF，1.15Gy/70次/80.5Gy） 1）TGF值为1.249，治疗增益因子大于1，就意味着肿瘤控制率可能提高。这一点可以从TCP估计增加值中得到验证（+4.8）；也可以从BED15值有所增加中看出，这一点在临床356例对照实验中得到了验证，HF组五年生存率由38提升到56。 2） TRC值为0.994，治疗风险系数小于1，就意味着早、晚反应组织反应偏轻，这一点可以从BED2值的减少较多和BED10增加不多中看出，这一点在临床356例对照实验中也得到了验证，并发症并未增加。 3）TEF值为1.038，大于1，说明这种

11、方案有临床使用意义。治疗增益大，治疗风险小，虽然早反应组织反应略微偏重，但还能忍受，而晚反应组织反应明显偏轻。故该方案是一个值得提倡和推广的方案。,加速连续超分割组（AHF，1.15Gy/70次/80.5Gy/35天） 1）TGF值为1.476，治疗增益因子大于1，就意味着肿瘤控制率可能明显提高。这一点可以从TCP估计增加值中得到验证（+16.8）；也可以从BED15值明显增加中看出。在2003年广东湛江农垦医院作的32例病人中看到疗效偏好。一例我们能随访到的病人已存活4年多而且一直在正常上班。 2） TRC值为1.152，治疗风险系数略大于1，就意味着早、晚反应组织反应偏重，这一点可以从BE

12、D2值的减少较多和BED10增加更多中看出，广东农垦医院作的32例病人中看到大部分人反应还能忍受。 3）TEF值为1.066，大于1，说明这种方案有临床使用意义。治疗增益大，虽治疗风险略大，早反应组织反应略微偏重，但还能忍受，而晚反应组织反应明显偏轻。故该方案也是一个值得提倡和推广的方案，但早反应组织反应比常规超分割重一些.另外,而且还有一个体制和行政安排上的困难。,2 方案评估函数和生物参量的关系,为研究方案评估函数和生物参量变化的关系,特对生物参量作以下变化: 生物参量变化表,1) 鼻咽癌治疗方案中方案评估函数随生物参量变化的比对表,2) 方案评估函数和生物参量关系的分析讨论,从鼻咽癌治疗

13、方案中方案评估函数随生物参量变化的 比对表看到: 在生物参量参量变化时,方案评估函变化不大; 大分割: TEF 1.006-1.009 TGF 1.013-1.040 TRC 1.266-1.300 TCP +8.4-+8.4 超分割: TEF 1.022-1.040 TGF 1.242-1.260 TRC 0.890-0.890 TCP +2.5-+2.5,在生物参量变化时,生物等效剂量(EQD2)和生物效应剂量(BED)是有比较大的变化; 结论: 在人体中的生物参量本来就难以测量,而且有些生物参量通过照射后又会发生变化.这是客观存在的事实,故我们应该探索出受生物参量变化比较小的生物公式来指

14、导临床治疗工作. 方案评估函数恰恰符合了这个要求.它给临床治疗工作的指导方向基本不随生物参量变化而变化.仅仅随治疗方案变化而变化. 但要注意在作生物比对计算时,不管是CF方案还是NCF方案都应该用同一组生物参量. TCP也能为临床治疗工作给出指导方向.,四 临床病例验证,生物优化的非常规分割治疗方案目前主要用在： 1 鼻咽癌 2 食道癌 3 肺癌 4 肝癌 5 脑瘤 其他病种也可以探索！,1 鼻咽癌病例,1）超分割方案病例,1) CF 方案：传统的分割方案：2Gy/35F/70Gy/7周 BED15=63.2Gy BED10=67.9Gy，BED2=140Gy， 五年生存率38%。 2）HF方

15、案：全程超分割方案：1.15Gy/70f/80.5Gy/7 周，2次/天。 BED15=70.5Gy BED10=73.6Gy, BED2=127Gy, 五年生存率56%。 TEF=1.042, TGF=1.249, TRC=0.994, TCP=+4.8 3）二方案比较：HF方案的TGF和TCP均为增加，和临床的五年生存率增加相符；而TRC小于1，和临床的并发症未增加的结果也相符。故在这组方案中，方案评估函数基本上正确的描述了临床结果。,1）CHART方案：全程连续加速超分割方案： 1.5Gy/36f/54Gy/12天，3次/天。几乎全部病例可以根治，但口咽部早期损伤严重。 TEF=1.078, TGF=1.567, TRC=0.647, TCP=+0.8 2）从评估函数计算中，看来似乎和临床结果有矛盾，但经过仔细分析，上述方案根本不是一个完整的治疗方案，估计是由于口咽部早期损伤严重治疗不得不中断。通过/公式计算，完整的治疗方案应