最小化放疗分次方案中的转移风险

转移是指原发肿瘤的细胞扩散并在远处解剖位置形成新肿瘤的过程。转移性癌症的治疗和预防仍然是一个极具挑战性的问题。本研究向放射优化领域引入了一种新颖的、具有生物学动机的目标函数，该函数考虑了转移风险而非原发肿瘤的状态。在本工作中，我们探讨了制定分次照射方案的问题，旨在最小化转移性癌细胞的产生，同时将正常组织损伤控制在可接受水平以下。我们利用动态规划框架来确定最佳分次方案。我们以乳腺癌病例为例，将心脏和肺作为危及器官（OAR）对我们的方法进行了评估。对于较小的肿瘤 $\alpha/\beta$ 值，低分次方案是最优的，这与标准模型一致。然而，对于相对较大的 $\alpha/\beta$ 值，我们发现方案类型取决于各种参数，如评估转移风险的时间、OAR 的 $\alpha/\beta$ 值以及正常组织保护因子。有趣的是，与标准模型相反，即使在肿瘤 $\alpha$/$\beta$ 值较大的情况下，也建议采用低分次和半低分次方案（初始剂量大，随后剂量随时间递减）。数值结果表明，该方法具有显著降低转移风险的潜力。