放射治疗方案评估函数_ppt课件

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/ =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） BED=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。,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 ）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TCP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BED2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，完整的治疗方案应该是： 1.5Gy/48f/72Gy/16天。那么评估函数就为： TEF=1.097, TGF=1.571, TRC=1.171, TCP=+18.0 从中看到治疗增益虽大，但风险也大，另外日剂量太高，几乎达到了日剂量不能超过5Gy的上限，这些就是口咽部早期损伤严重的根本原因。 我们应该从这组方案中吸取教训！,2）意大利Jereczek72004年报告采用常规超分割治疗34例局部晚期鼻咽癌， 鼻咽部：74.4Gy/62次/1.2Gy/次/2次/天， 2年总生存率84%， (TEF=1.037 TGF=1.276 TRC=0.891) 从中可以看出“方案评估函数”能正确地反应临床结果。 其结论是：局控率明显提高，急性黏膜反应增加，但可以耐受，晚反应组织和常规分割相比，明显偏轻。,Skladowski8报告通过每周7天的连续加速超分割放射方案治疗头颈部癌，明显提高了治疗增益，3年肿瘤局控率比常规分割提高达65%。,胡超苏等9用该方法治疗48例鼻咽癌患者，研究组和常规组的5年局控率分别为 100%（24/24）和75.0%(18/24)(P0.05)， 5年生存率分别为62.5%和58.3%， 虽然研究组的急性粘膜反应明显高于常规组，但能耐受，尚未观察到严重晚期并发症发生,陈显钊等10将初次治疗的鼻咽癌患者266例随机分为加速超分割组(AHF)和常规分割组(CF)，结果AHF组的疗终病灶全消，1年生存率优于对照组,且有统计学意义，而急性放射反应则明显重于对照组，皮肤粘膜度放射反应增多,统计学有显著性差异。AHF组有10.7%患者需要短期中断疗程和支持治疗，虽然急性放射反应较重,但大多数患者可以耐受。,文献方案(一),644号是2005美国耳鼻喉杂志：,25例2期鼻咽癌同步推量试验，即在治疗第19次每天量是3.3GY.。 中位随访2年，TCP96%,总生存率96，无病生存率88，所有病人都有一定程度而没有显著的急性和迟发性反应，最常见的是皮炎，口干，口腔炎，口咽粘膜炎，外耳炎，听觉丧失，味觉降低，363级早期反应，244级急性反应，但文中未交代何种分级方法。 结论是同步推量（C-Boost）方法比常规放疗方案有相当高的BED。(BED15是高了,但同时BED10和BED2更高,所以早晚组织反应是够大的.反应到TRC上也很大, TRC=1.29.从中看出,在这一组病例中3T函数得到了充分验证!),569号是2004年红皮书：,方案18例，其中第三组 6例:2.46Gy/30次/73.8Gy/40天, 5天/周,这个方案实施3天就中断，后来并入第二组2.36Gy/30次/70.8Gy/40天这个方案,有2例出现4级最大允许急性毒性剂量的定量化标准（DLT），第一组6例无一例DLT。中位随访2年，TCP76.3%,结论是剂量水平第二组2.36Gy/30次/70.8Gy/40天，被定义为GTV能接受的最大耐受剂量，且早期反应，TCP,生存率和其它加速疗法相比较，进程顺利，结果还是理想的。 在这一组病例中3T函数同样得到了充分验证!特别是第三组 TRC=1.443.这个方案实施3天就中断. 究竟TRC为多少合适?这是今后要探索的问题.除了和病人的情况有关外,还和医生的接受程度有关.,总体来看,大分割方案早晚组织反应严重,风险大. 超分割方案晚组织反应轻,早组织反应略微偏重, 大部分还能忍受.风险小!,2 食道癌病例,2） 食管癌,1) CF 方案：1.8Gy/38F/68.4Gy/7.5周 BED15=56.2 BED10=60.3Gy，BED2=130Gy， 一年生存率39.3%，三年生存率为10.7%。 2）LAHF方案：后程加速超分割方案。前程： 1.8Gy/23F/41.4Gy/4.5周,后程:1.5Gy/18f/27Gy/1.6 周，2次/天。 BED15=64.2Gy, BED10=68.0Gy, BED2=125.6Gy, 一年生存率64.3%，三年生存率为39.3%。 TEF=1.023, TGF=1.205, TRC=1.100, TCP=+9.3 3）二方案比较：LAHF方案的TGF=1.205,提示出治疗增 益大，这和临床一年生存率和三年生存率分别增加 了63.6%和267.3%的结果相一致。 而TRC=1.100，提示出治疗风险大，这也和临床急 性反应程度较重的结果相一致，当然这也和日剂量 高有关。 从中清楚地看到方案评估函数在临床治疗 中的指导作用。,例2：后程加速超分割与CF方案治疗食管鳞癌的比较,*：前、后程均采取3野照射；后程射野长度缩至10cm，宽度不变,例3：HF与CF方案治疗食管癌近期疗效的比较,例4：AHF与CF方案治疗食管癌远期疗效的比较,从AHF(82例)这一组病例来看，似乎与评估函 数有不一致的地方，但经过分析，发现： 1） AHF(82例)这一组病例并不完整，应该是建议 1的方法案。则TRC明显偏高，治疗风险大，可 能因反应重而不得不中断治疗，也可能已造成 治疗后果。 2）主要问题在日剂量太高(4.5-5Gy)，早，晚反应组织反应必然偏重。 3）看来在“方案评估函数”中应该加入日剂量的限制或和日剂量有关的函数。,食道癌治疗方案生物计算及方案评估比对表,从上述对比表中看到： 1）本对比表是以2Gy, 35次的常规照射作为比对基础的。 2）小分割在治疗增益上，虽不带来好处，但治疗风险小（TGF=0.940, TRC=0.858，TCP =-7%), 故临床使用意义还可 以(TEF=0.993)，较适合年老体弱病人。 3）常规超分割中1.1Gy/68次和1.2Gy/62次的方案在治疗增益上都 带来一点好处（ TGF=1.231-1.276, TCP =-0.8-+3.4%）， 而治疗风险较小(TRC=0.818-0.891)，故有临床使用意义 (TEF=1.033-1.037)。 4）连续加速超分割中1.1Gy/68次和1.2Gy/62次的方案在治疗增益 上更好（ TGF=1.495-1.522, TCP =+12.2-+15.4%），而治 疗风险也不算大(TRC=0.972-1.040)，故临床使用意义大 (TEF=1.060-1.064)。比较下来1.1Gy/68次的方案更安全些。 5）后程加速超分割方案在治疗增益上有一定的好处（ TGF=1.143, TCP=+ 1.6%），而治疗风险也不大(TRC=0.900），也有临 床使用价值(TEF=1.016)，但比较下来常规超分割或连续加速 超分割方案在临床上使用价值更大些，医生在操作上也简化些。,3 肺癌病例,3 肺癌,肺癌方案比对,1) CF 方案： 传统的分割方案：2Gy/27F/54Gy/5.3周+化疗。 一年生存率44%，二年生存率为12%。 2）AHF方案：全程加速超分割方案： 1.5Gy/36f/54Gy/12天+化疗，3次/天。 一年生存率60%，二年生存率为30%。 3）二方案比较：AHF方案的TGF=1.797,提示出治疗增 益大，这和临床一年生存率和二年生存率分别增加 了36.4%和150%的结果相一致。 而TRC=1.214,提示出治疗风险大，日剂量也高。但 缺少临床统计结果。 从中也看到方案评估函数在临床治疗中的指导作用。,非小细胞肺癌治疗方案生物计算及方案评估比对表,从上述对比表中看到： 1）本对比表是以2Gy, 30次的常规照射作为比对基础的。 2）大分割在治疗增益上，虽带来一定的好处（TGF=1.056-1.069, TCP =+8.9-+13.5%),而治疗风险较大(TRC=1.213-1.328)，故临床使用意义不太大(TEF=1.011-1.014)。 3）常规超分割中1.2Gy/54次和1.5Gy/41次的方案在治疗增益上有较大的好处（ TGF=1.273-1.332, TCP =+3.5-+9.9%），而治疗风险较小(TRC=0.916-1.021)，故有临床使用意义(TEF=1.044-1.052)。 4）连续加速超分割中1.0Gy/64次和1.1Gy/59次的方案在治疗增益上更好（ TGF=1.703-1.725, TCP =+16.7-+20%），而治疗风险也不算大(TRC=1.001-1.109)，故临床使用意义大(TEF=1.100-1.110)。 比较下来1.0Gy/64次的方案更安全些。,4 肝癌方案,肝癌方案比对,从肝癌大分割治疗方案中看到： 1）治疗风险不大，这一点可以从TRC小于1和 BED10， BED2小于常规分割中看到。 2) 治疗增益从TGF， BED15和TCP值有矛盾。因 为TCP值的增加主要是治疗时间缩短了21天造 成的，是否正确需要临床检验。 3) TEF略大于1说明该方案临床使用意义不太大。,5 脑瘤方案,脑瘤方案比对,从脑瘤大分割治疗方案中看到： 1）治疗风险不大，这一点可以从TRC小于1和 BED10， BED2小于常规分割中看到。 2) 治疗增益从TGF， BED15和TCP值有矛盾。因 为TCP值的增加主要是治疗时间缩短了21天造 成的，是否正确需要临床检验。 3) TEF略小于1说明该方案临床使用意义不太大。,6 肿瘤骨转移止疼方案,肿瘤骨转移止疼方案比对,从肿瘤骨转移止疼方案比对中看出： 1）TGF和 TCP一个比一个小，预示着在肿瘤控制率上一个比一个差。故在条件允许的情况下，尽量选择常规方案。 2）而TRC也一个比一个小，并不能预示着治疗风险一个比一个小，因为：后面的方案并没有完全按生物等效来制定方案；而日剂量也一个比一个大，意味着风险在增大。,附： 生物剂量计算软件（菜单）,THE FILE LISTS OF ND PROGRAMME DISK - Zhou Zhi-Xiao FILES NSD / OTHER = = = 1 NSD 4 / FORMULA 8 / TABLE 9 MENU 2 TDF 5 EQD2 10 ND2 3 NDX 6 BED 11 ND3 7 BDC Type the number of selected file, hit return!?,一 生物剂量计算软件功能介绍 1 本软件根据放射治疗临床需要作各种生物 剂量计算。 2 本软件包含了临床生物剂量计算的NSD 公式，/公式和BED公式。 3 本软件还把/公式和NSD 公式有机地结合起来，以弥补/公式不包含时间因子的不足。 4 能作治疗方案之间的生物等效转换（N,d,X） 5 本软件除了能作常规照射生物剂量计算外，还能作全程超分割，后程超分割生物效应剂量计算和“方案评估”函数 计算。,二 软件文件介绍 NSD-利用NSD 公式计算NSD值， TDF-利用NSD 公式作分段治疗剂量计算， NDX-利用NSD 公式作分次（N），分次量（d）和每周 照射次数（X）间的生物等