通过放射治疗的时间优化利用肿瘤缩小
医学物理
2015-06-18 v2
摘要
在多阶段放射治疗中，患者分多个阶段进行治疗，各阶段间隔数周或数月。该方案主要出于放射生物学考虑，但也提供了一种通过利用肿瘤缩小来降低正常组织剂量的方法。本文考虑多阶段治疗的最优设计，其动机源于大肝脏肿瘤的临床管理，对于此类肿瘤，正常肝脏剂量限制禁止在单次治疗中给予消融剂量。我们引入了一个动态肿瘤模型，该模型包含三个因素：辐射诱导的细胞杀伤、肿瘤缩小和肿瘤细胞再增殖。多阶段放射治疗的设计被表述为一个数学优化问题，即在满足向肿瘤递送规定剂量的约束下，使肝脏总剂量最小化。基于该模型，我们深入了解了随时间推移的最优辐射给予方式，即最优的治疗间隔和剂量水平。我们详细分析了由两个阶段组成的治疗。分析证实了这一直觉，即第二阶段应在肿瘤大小达到最小值且再增殖过度补偿缩小之前进行递送。此外，研究发现，在很大范围的模型参数下，大约三分之一的剂量应在第一阶段给予。多阶段治疗的预期益处取决于模型假设。然而，该模型预测，对于合理的模型参数，肝脏剂量可减少一半以上。对肿瘤模型的分析表明，通过多阶段治疗的最优设计利用肿瘤缩小，可以实现正常组织剂量的实质性降低。这提示我们应重新审视特定病灶部位的多阶段放射治疗，在这些部位，显著的肿瘤消退可转化为靶区体积的缩小。
引用
@article{arxiv.1311.5874,
title = {Exploiting tumor shrinkage through temporal optimization of radiotherapy},
author = {Jan Unkelbach and David Craft and Theodore Hong and David Papp and Jagdish Ramakrishnan and Ehsan Salari and John Wolfgang and Thomas Bortfeld},
journal= {arXiv preprint arXiv:1311.5874},
year = {2015}
}