一种结合分次间偏差与生物有效性的新型超分割放疗 TCP 和 NTCP 建模框架

高剂量超分割放射治疗最近已被纳入局限期小细胞肺癌（LS-SCLC）的NCCN指南，其临床疗效取决于实际递送的生物有效剂量（BED）。然而，大多数肿瘤控制概率（TCP）和正常组织并发症概率（NTCP）模型依赖于计划的物理剂量，未考虑分次间的解剖变化及分次放射生物学剂量的差异。本研究旨在建立结合基于CBCT的分次间解剖变化与超分割放射生物学剂量的LS-SCLC的TCP和NTCP模型。

基于锥形束CT（CBCT）与计划CT（pCT）之间的可变形图像配准，对分次间累积剂量进行了累加。肿瘤控制概率（TCP）和正常组织并发症概率（NTCP）均在基于生物有效剂量（BED）的框架下建模，通过计划剂量与基于CBCT的累积剂量计算所得的剂量-体积参数进行比较。TCP建模采用考虑“4R”效应与Gompertzian肿瘤生长的线性二次模型（LQRG），NTCP建模采用Lyman-Kutcher-Burman（LKB）模型。根据受试者工作特征（ROC）曲线下的面积（AUC）、负对数似然（NLL）以及赤池信息准则（AIC），对模型在局部无进展生存（LPFS）、放射性肺炎和放射性食管炎预测中的表现进行了评估。

与pCT剂量相比，CBCT剂量在正常组织毒性区分能力方面表现更优。对于≥2级放射性肺炎，基于CBCT的NTCP模型相较于基于pCT的模型显著提高了AUC值（0.67 vs. 0.59），并降低了NLL值（62.39 vs. 66.13）。在≥3级放射性食管炎的预测中，CBCT-based NTCP模型同样表现出优势，AUC值为0.62 vs. 0.58，NLL值为55.55 vs. 56.64。以观察到的LPFS为参考，使用CBCT剂量相较于pCT剂量在TCP建模上表现出轻微改善，其AUC值分别为0.80 vs. 0.79（GTV 45 Gy）和0.77 vs. 0.75（GTV 54 Gy）。

通过整合分次间变异性和生物学效应，改进后的TCP和NTCP模型在小细胞肺癌患者接受超分割放射治疗时的治疗计划制定与毒性管理方面提供了初步证据，支持其应用，但仍需进一步的临床验证。