[发明专利]一种放射治疗等效均匀剂量计算的模型方法

摘要

本发明公开一种放射治疗等效均匀剂量计算的模型方法，不根本改变LQ模型又能很好地反映单次大剂量下细胞生存情况，保证原有临床经验继续有效，在原数据稍加修正后也能用于大剂量照射的效果评估；基于分段二次函数模型的等效均匀剂量，利用该公式，治疗计划系统可以迅速获得肿瘤及正常组织的等效均匀剂量，利于不同剂量分割模式不同剂量分布形态的放疗方案比较评估，用分段二次函数模型解决了传统线性二次模型对大剂量照射后细胞存活率预测偏差大的问题，基于该模型的等效均匀剂量模型使不同剂量分布下的治疗效果可以相互比较，将潜在倍增时间纳入后，单次大剂量照射在克服细胞增殖方面的优势得以体现，基本解决了临床应用放射生物模型中的困难。

主权项

1.一种放射治疗等效均匀剂量计算的模型方法，其特征在于，按下述步骤实施：第一步：确定LQ模型在高剂量区的延伸；设定放射生物学效应E为单次剂量d的函数，其Taylor展开式如式（1）；第二步：假设用生存率的对数表示放射生物学效应，并将ln(SF)函数在 d₀处展开后至二阶函数，得式（2）；第三步：确定传统的线性二次模型式；依式（1）在d₀为0处展开至二阶函数，即为传统的线性二次模型式（3）；第四步：设于 d₀处，(2)、(3)两式的导数相同，可以求得；第五步：将细胞生存曲线公式改写为分段函数；第六步：基于改进的数学模型后的等效均匀剂量进行推导；设定总存活率式（7）为不同剂量区域内的细胞存活率区域内细胞数加权后的值：其中，v_i为单位体素所对应的体积，ρ_i为单位体素所对应的细胞密度，D_i为单位体素内的照射总剂量；第七步：考虑细胞潜在倍增时间后，生存曲线可由如下分段函数描述：其中，t为倍增开始后的总治疗时间，为潜在倍增时间；第八步：得出靶区内肿瘤细胞平均生存率为：其中： 为线性二次模型拟合较好区间内的最大阈值；第九步：理想均匀剂量分布下的肿瘤平均生存率为：第十步：设均匀剂量与实际剂量照射效果相同；第十一步：得出对应参考分次剂量下的参考总剂量为：  （12）。