分割照射放射線治療における分画間偏差および生物学的効果を組み込んだ、新たなTCPおよびNTCPモデリングフレームワーク

高線量ハイパーフラクショネーション放射線療法は、最近、限定期小細胞肺癌（LS-SCLC）のNCCNガイドラインに組み込まれたが、その臨床転帰は実際に照射された生物学的有効線量（BED）に依存する。しかし、ほとんどの腫瘍制御確率（TCP）および正常組織合併症確率（NTCP）モデルは、分画間の解剖学的変動や分画によるBEDを考慮せず、計画上の物理線量に基づいている。本研究の目的は、CBCTに基づく分画間の解剖学的変化およびハイパーフラクショネーションの放射線生物学的線量を組み込んだ、LS-SCLC用のTCPおよびNTCPモデルを開発することである。

分画間の線量は、CBCTと計画用CT（pCT）間の変形画像レジストレーションに基づいて集積された。TCPおよびNTCPはともにBEDベースの枠組みで定式化され、比較のために、計画線量およびCBCTベースの集積線量から算出された線量-体積パラメータが用いられた。TCPおよびNTCPのモデリングには、「4R」効果とゴンペルツ腫瘍増殖を組み込んだLQモデル（LQRG）およびLyman-Kutcher-Burman（LKB）モデルが使用された。受信者動作特性（ROC）曲線（AUC）、負の対数尤度（NLL）、および赤池情報量基準（AIC）に基づき、局所無増悪生存期間（LPFS）、放射線肺炎、および放射線食道炎に対するモデルの性能を評価した。

pCT線量と比較して、CBCT線量は正常組織毒性の識別能において優れていた。グレード2以上の放射線肺炎において、CBCTベースのNTCPモデルは、pCTベースのモデルよりも有意に高いAUC（0.67 vs. 0.59）および低いNLL（62.39 vs. 66.13）を達成した。グレード3以上の放射線食道炎においても、CBCTベースのNTCPモデルの優位性が認められ、AUCは0.62 vs. 0.58、NLLは55.55 vs. 56.64であった。観察されたLPFSをリファレンスとした場合、pCTよりもCBCT線量を用いたTCPモデリングの方がわずかに改善されており、AUC値はGTV 45 Gyで0.80 vs. 0.79、GTV 54 Gyで0.77 vs. 0.75であった。

分画間の偏差と生物学的有効性を組み込むことで、TCPおよびNTCPモデルの精度が向上し、ハイパーフラクショネーション放射線療法を受けたLS-SCLC患者の治療計画および毒性管理を支持する予備的な根拠が得られたが、これについてはさらなる臨床的検証が必要である。