[发明专利]基于患者源性肿瘤组织异种移植模型的个体化相对生物学效应建立的碳离子放疗方法

说明书

本发明公开了一种基于患者源性肿瘤组织异种移植模型确定的个体化肿瘤组织相对生物学效应建立的碳离子放疗方法，本发明针对病患个体,应用患者源性癌肿瘤组织异种移植动物模型来获取个体化肿瘤组织相对生物学效应的数值，从而建立碳离子放射治疗的流程和方法。本发明能够给出癌症患者精准的个体化治疗方案，个体化精准医疗一方面能够提高治疗的精确性，也可以有效地降低患者因治疗造成的副作用，从而减轻对患者的伤害，能够很好的确保医疗品质、提升治疗效果、造福病人，更加易于推广使用。本发明能够减少因为患病因治疗而产生的间接的经济损失，通过预测手段为病人提供更有针对性的个人化精准碳离子治疗，从而避免不必要的复健药物费用。

技术领域

本发明属于医疗系统技术领域，具体的说是涉及一种使用基于患者源性肿瘤组织异种移植模型（Patient-derived xenograft模型，PDX模型）的个体化相对生物学效应（Relative Biological Effectiveness - RBE）来建立的碳离子精准放射治疗法。

背景技术

碳离子束放射治疗法是一种利用高能量碳离子束穿透患者体内，并将治疗剂量存入靶肿瘤区域杀死癌细胞，避免损伤正常组织的癌症治疗技术。碳离子束治疗系统通常包括离子源系统、进入轨道、加速系统、束流传输系统、若干治疗发送系统和若干治疗计划系统，从离子源系统产生的碳离子，通过进入轨道流入加速系统，经同步加速器或回旋加速器达到预定的高能量，再经束流传输系统，最终发送到治疗发送系统。到达治疗发送系统的碳离子束，根据治疗计划系统计算的参数，控制其照射轨迹，使其对患者预定的目标肿瘤体进行照射。上述计算得到的参数称为治疗计划，该计划指定了一系列的操作和数值，这些由治疗计划给定的参数经加速器、束流传输和发送控制系统被数字化地传递和转换成系统控制设置参数，使用散射或扫描技术来递送碳离子束以照射患者的预定肿瘤目标体积。参数被定义为治疗计划，其规定了一组指令和值，例如剂量MU值、治疗输送系统的角度、能量以及肿瘤目标的相对立体位置等。

相对生物学效应是重离子，如碳离子，治疗肿瘤过程中的一个重要参数，是确定吸收剂量的重要参考因素之一。与传统光子放射治癌领域不同，在碳离子治疗的过程中，RBE不再作为一个定值出现，而是一个变量，与很多生物和物理因素相关。由于有不同得癌肿瘤，目前只有日本NIRS研发的微量测定动力学模型（Microdosimetric Kinetic Model-MKM）及德国GSI研发的局部有效模型(Local Effective Model-LEM)两种用数学方法发展出的放射生物模型应用RBE计算的方法应用到临床。NIRS MKM的方法是基于高LET中子射线的临床经验，临床相关的RBE值的估计用两步法，把生物的RBE和“临床的RBE”区分开来。使用人唾液腺(HSG)肿瘤细胞建立的体外实验模型来确定展开布拉格峰（Spread Out BraggPeak-SOBP)的形状。GSI的方法基于LEM，输入两套数据计算生物效应，一套是射野的物理特性数据，另一套是用校正的线性二次模型参数化的细胞或组织反应的生物特性数据。

碳离子射束治疗中，不同能量的电离辐射，即便剂量相同，也会引起不同的生物效应。RBE是射线产生的生物学效应的直观指标，作为放射治疗肿瘤的重要参数之一，与放射剂量的确定密切相关。由于碳离子是高线性能量转移 Linear Energy Transfer(LET)的射线，其RBE不再作为一个恒定的值，而是与细胞类型、剂量分割、生物研究指标、氧增强比和LET值等参数相关。因此，明确 RBE 的影响因素及计算方法对于放射治疗有重要意义。在碳离子射束的治疗中，由于LET变化差异较大，情况变得更为复杂。细胞对辐射所产生的反应是基于所穿透粒子的能量转移或LET。当细胞的RBE 随 LET 增加达到最大值时，再增加LET时，RBE反而随之减少。 然而，对于某个确定的 LET 值，剂量沉积太大会导致单个粒子可以充分穿过组织，在这种情况下，增加LET会造成不必要的剂量浪费，而RBE却不会增加。