NTCP放射性生物模型分析:文献系统审查

对应细节

名称 :拉赫曼M

电子邮件:mafuzrana348@gmail.com

电话:+1234567890

国名 :孟加拉国

标识 :医学物理生物医学系Gono Bishwadyalay,Sava

链表作者Rahman M、KausarA、MmondolM、SujanM、AzhariHA扎卡利亚GA

抽象性全图文 Pdf 引用

杂志名 :国际癌症治疗杂志

文章类型 :临床试验

接收日期 :2020年1月16日
接受日期:2020年3月18日
发布日期:2020年3月25日

引用:Rahman M,KausarA,MondolM,SujanM,AzhariHA等2020年NTP放射性生物模型分析:系统文献审查int J癌症处理卷3,Issu:1(03-07)

版权使用量 :2020RahmanM允许媒体不受限制使用、分发和复制, 前提是原创作者和源

抽象性

为实现最优处理目标,放射性生物参数必须从TCP和NTP中评价和预测处理计划结果使用不同类型的放射性模型实现肿瘤控制期间规定的辐射处理量TCP模型发挥重要作用实现对肿瘤期望剂量理论中发现适合NTCP模型不同模型中可用于处理计划评价理论上讲,在这个项目中分析出六种不同的放射性剂量响应模型Lyman-Kutcher-Burman关键值、临界量、相对串行性、并行架构、Weibull分布模型从推理中分析所有模型都详细讨论各种参数,并用于计算放射性理疗处理期间正常组织复杂概率此外,所有模型都相互比较模型表示50%复杂概率参数(D50)的剂量是正常组织最常用放射性生物模型函数子单元响应模型(关键元素和相对序列性、临界量、并行架构)用于公式推导正常组织

自所有复杂NTP模型预测与简单NTP模型相同,即Lyman-Kutcher-Burman模型并高效计算Lyman-Kutcher-Burman模型可用于不同处理规划系统并用其他模型正因如此,我们推荐模型Lyman-Kutcher-BurmanNTP模型可用于处理计划评价分析NTP六大模型后,研究发现处理计划评价 Lyman-Kutcher-Burman模型是生物计划评价最佳模型

关键字 :放射性生物模型TCPNTP

抽象性

关键字 :放射性生物模型TCPNTP

导言放射性生物模型预测生物系统辐射响应

减少癌症造成的痛苦和死亡现在是有史以来最大挑战之一持续研究技术开发给我们带来希望和信心击败癌症辐射理疗长期以来一直是这场战斗中的主要武器大约60%的癌症病人接受放射治疗,作为其疾病管理的一部分辐射治疗的目标是向目标组织提供治疗性剂量辐射,同时尽量减少正常组织并发症的风险放射性理疗基础描述尽可能最佳肿瘤控制案例即肿瘤所有区域都完全相同的生物特征和敏感度辐射[2]

生物模型开发正常组织复变概率,即器官剂量和辐照容分数函数假设器官由功能子单元组成,分单元排列并行结构复杂度产生时,必须足够大部分FSU因辐射失效,FSU仅在内所有相源细胞死亡时失效[3]

正常组织易变概率模型组织可由关键元结构表示分量辐照和任意异同剂量分布均适用复杂概率公式剂量量等效关系由关键元素结构产生,与实证权法关系讨论并比较

微量直方图减法推导出精度关键元模型分析现有发布剂量量直方图还原算法研究表明,现有算法在没有显性生物物理模型的情况下实战开发,与低复杂概率关键元模型有密切关系[4]

经验模型也找到了自己的位置Lyman、Kutcher和Burman模型、相对串度模型、关键元素模型、临界量模型、并行架构模型关于生物建模处理规划早期应用的额外信息,请阅读器参考Orton.etal审查LKB模型用于NTP计算[5]

上个世纪中叶基本放射生物学引出第一组细胞杀法模型归结为将辐射敏感度与肿瘤治愈率相联的模型.Munro和Gilbert首次提出这种形式主义之一

方法论

研究跟踪AAPM第166号报告、辐射肿瘤学现代技术、基本临床放射学、肿瘤学基础科学、生物医学综合生物学、辐射生物医学成像学、放射生物学放射生物学放射生物学放射生物学放射生物学放射生物学放射生物学生物科生物科生物科生物科生物科生物科生物科生物科生物科生物科生物科生物科生物科生物科生物科生物科研究

放射性生物学模型

dose响应模型划分为四种线性二次模型、通用等价统一多斯模型、TCP模型、NTP模型

线性二次模型

LQ形式化最常用模拟细胞生存细胞生存曲线描述细胞生存分数之间的关系辐射诱发细胞死亡与脱氧核糖核酸损害,特别是与脱氧核酸双层破解(DSB)断然相关LQ模型引入各种分片机制关系公式求生方式如下:

$P级 = e类 X级公元前高山市 α D级 - 辰族 {D级}^{2})$

通用等价统一剂量:Niemerko提议的GEUD概念(1997年Niemierk)为报告非划一肿瘤剂量分布提供了单度度被定义为统一剂量,即如果交付分数与非统一剂量分配兴趣相同,产生相同的放射性生物效果本方程 :

$g级 E级 U级 D级 = 高山市 \sum_{一} {V级}_{一} {D级}_{一}^{a/}) \frac{一号}{a/}$

肿瘤控制概率

多数机械式TCP模型所基于的假设是生存多生肿瘤细胞数,即能重新生长肿瘤的细胞数跟随Poisson分布Poisson假设在处理期间发生聚变时有局限性显而易见的一个问题就是简单应用指数肿瘤生长预测所有肿瘤在外部波束处理后足够长的时间复发或用指数衰减源永久植入

正常组织复杂概率

NTCP模型旨在用剂量响应曲线描述正常组织中的复杂概率大量证据显示正常组织辐射响应取决于辐照正常组织量量效应程度取决于相关组织架构并提出了数模型

素材类

NTCP常用模型

NTCP函数总剂量和分数.NTCP放射性模型划分为2大类:基于显微响应模型和求存细胞函数序列性、关键元素量模型模型基础为器官-Lyman、Kutcher和Burman、并行架构Weibull分布模型的宏观响应

利曼库切尔和布尔曼

最常用NTP模型LKB模型LKB模型中, sigmoid剂量-响应曲线对正常组织复杂性由误差函数表示,即标准正则分布积分LKB模型计算正常组织辐射风险概率贸发集团_50码mnd_eff4参数模型由Lyman提出(Lyman 1985年)。NTCP使用下列方程计算

$N级 T级 C级 P级 = {高山市 2 π)}^{- \frac{一号}{2}} \int_{- \infty}^{t级} 表达式高山市 - \frac{{X级}^{2}}{2}) d级 X级$

关键元素

关键元素模型假设器官由数个功能子单元组成,每个子单元独立响应辐射关键元素表示额外假设复杂化发生,如果单FSU失效关键元模型预期描述脊髓、脑或肠等器官的辐射响应二参数模型

NTCP表达式如下:

$P级高山市 D级, 欧) = 一号 - [一号 - P级 {高山市 D级, 一号万事通}^{欧}$

临界卷模型

临界体积模型描述组织,即假设器官FSU以并行方式排列FSS概念结构或功能定义NTCP完全确定组成器官或组织生存功能子单元数或分数四参数模型参数N、M和剂量响应模型PFSU单片FSU的剂量响应不太可能测量,它出自基本统计和生物考量四参数模型

$P级高山市 D级) = \sum_{k = M级 + 一号}^{N级} 高山市 \frac{N级}{K级}) . {P级}_{F级 S级 U级}^{k} {高山市一号 - {P级}_{F级 S级 U级})}^{N级 - K级}$

并行架构

并行架构模型是非休眠FSU数的递增函数sigmoid剂量-响应函数假设描述子单元在特定生物等量剂量下受损概率除假设生物等值剂量可用LQ公式计算外,没有尝试将这种概率与辐射伤害或识别子单元的底层脉冲机制连接双参数模型P1在此增加FSU数函数概率剂量D激活FSU由登录表达式提供

$公元前高山市 D级) = \frac{一号}{一号 + {高山市 {D级}_{高山市 50码 / D级)})}^{k}}$

相对序列性

相对串行模型或s模型描述器官响应与串行和并行排列FSUs混合每一种结构相对贡献用参数描述,即完全串口机和完全并行机为0等值NTCP由下方程提供

$N级 T级 C级 P级 = {[一号 - \prod_{一 = 一号}^{M级} {高山市一号 - P级 {高山市 {D级}_{一}, {V级}_{R e类 f级})}^{s级})}^{Δ V级一} 万事通}^{\frac{一号}{s级}}$

微博分布模型:本模型中NTCP数学表达式_一基础修改Weibull函数

$P级高山市 D级) = 一号 - e类 X级公元前 [- 高山市 \frac{D级高山市 \frac{V级}{{V级}_{R e类 f级}})}{{A级}_{一号}}) {A级}_{2} 万事通$

结果

多斯响应模型可分类成数组,基于统计分布用于描述剂量响应曲线结构图(图2)。The five distributions used in the models investigated in the present study are the poisson, binomial, probit, logit, and Weibull distributions.

讨论

放射性理疗计划建模用于处理计划比较放射性生物模型在放射性治疗规划优化评价中发挥着重要作用,尽管放射性生物模型的目标是预测辐射响应以实现放射性治疗目标,如肿瘤控制概率和正常问题复元概率辐射治疗的目标是向目标组织提供治疗性剂量辐射,同时尽量减少正常组织并发症的风险Lyman-Kutcher-Burman模型由Lyman推荐Lyman-Kutcher-Burman模型仍然适合处理计划评价优化处理规划系统大都使用Lyman-Kutcher-Burman模型,LQ形式化中也使用Lyman-Kutcher-Burman模型适当的NTP计算模型处理规划Lyman-Kutcher-Burman模型,它预测与其他复杂模型和其他模型几乎完全相同,当绝对需要时可以使用5个统计参数即poisson、binomial、pritit、logit和Weibull分布

结论

从上述讨论可明显看出,15文献评审大都用于处理计划评价处理计划根据生物评价比较论文建议整体生物评价工具提供健康组织与目标信息

积分在这次研究中,有一个重要的放射性生物修改处理规划使用生物标准本研究显示生物评价并使人们更容易获取当前放射性生物建模知识,并可作为未来和回溯分析放射性治疗计划的有效辅助工具

在当前研究中,模型数与NTP模型中的六大比较:临界值、相对序列模型和关键元模型Lyman-Kutcher-Burman模型、并行架构和Weibull分布模型Lyman-Kutcher-BurmanNTP模型大都用于处理计划评价常用参数Q-50MND50已在处理规划系统使用

3DRT、IMRT、VMAT和Helical TomoPhips Pinnacle软件摩纳哥EclipseRaystation应用计算本研究的生物响应

尚无法使用标准协议计算NTCP,因为问题精确NTCP模型和绝对参数保持正确使用发布参数值应更为具体化,因为发布数据可供许多肿瘤网站使用,复杂参数则供不同模型使用

图1正常组织复杂概率

图2NTP模型使用统计分布描述剂量响应曲线形状NTCP概念处理规划的成功实施取决于:1处理规划正常组织参数二叉外推NTP到其他处理模式

表1概述剂量响应模型并概述其固有参数

公司名称	菲利普斯平纳	万事通Eclipse	CMS摩纳哥	RaySearch实验室
公司产品	菲力浦医疗系统Andoover	Varian医疗系统Paloalto	马里兰高地	光电站
NTCP	Lyman-Kutcher-Burman模型,KallmanS模型	Lyman-Kutcher-Burman模型,KallmanS模型	并行架构模型	Lyman-Kutcher-Burman模型,KallmanS模型

表2NTCP模型用于不同处理规划系统

表3参数导出不同的NTP模型

Viewpdf浏览

下载pdf

LuxtonG、KeallPJ、KingCR(2008年)普通组织复杂概率新公式物理医学生物53:23-36[参考文件]
美国医学物理家协会辐射处理委任务组-166(2012)[参考文件]
Gordon SG(2002年)放射性理疗多斯响应关系基础临床放射性理疗Edward Arnold大英[参考文件]
Niemerko A,GoiteinM (1991)计算正常组织复变概率和剂量量直方图减法收音机Oncol2166176[参考文件]
Dritschilo A,ChaffeyJT,BloomerWD,MarckA(1978年)英国放射学杂志51:370-374[参考文件]
NiemerkoA,GoiteinM(1993年)正常组织对辐射响应建模:临界体积模型int JraditOncol比奥菲25:135-145[参考文件]
HendryJ(2014年)辐射生物学和辐射安全综合生物医学物理Elsevier牛津[参考文件]
AlberM, MayoC,NiemerkoA (2011)处理规划生物模型使用QA:AAPM理疗物理委员会TG-166短报告Medphys39:1388-1407[参考文件]
BurmanC,KutcherGJ,EmamiB,GoiteinM(1991)int JraditOncol生物物理21:123-135[参考文件]
Jister M,KogelAVD(2009年)基本临床放射性治疗Holder Arnold有限公司,英国[参考文件]
MichalskiA、AtyeoJ、CoxJ、RinksM(2012年)医学成像辐射肿瘤学杂志56:499-509[参考文件]
Friedland W,Kundrat P(2014)辐射处理物理和处理优化综合生物医学物理Elsevier,Sweden.[参考文件]
Karger PC(2006年)处理规划生物模型辐射肿瘤学新技术springer海德堡[参考文件]
.JacsonA,KutcherGJ,YorkeED(1993年)正常组织辐射诱发并发症概率Medphys20:613-625[参考文件]

联系日志

cancer@innovationinfosci.org