基于不同相对生物效应模型评估质子放疗生物剂量

作者：陶寅; 张增鹏; 刘红冬; 徐榭; 裴曦; 陈志^*

来源：中华放射医学与防护杂志, 2021, 41(04).

• 蒙特卡罗
• 质子
• 生物剂量
• 平均传能线密度

目的评估两种相对生物效应模型计算的生物剂量,并与传统临床质子放疗生物剂量相比较。方法使用粒子模拟工具(TOPAS)分别在水箱和两例患者模体(脑部和前列腺)计算物理剂量、剂量平均LET (dose averaged linear energy transfer, LETd)和径迹平均LET (track averaged linear energy transfer,LETt)的全空间分布,并根据两种不同机制相对生物效应模型计算生物剂量DoseLETd和DoseLETt,计算传统临床质子生物剂量(Dose1.1)时取相对生物效应为1.1。在水箱中对比3种生物剂量的差异,在患者模体中为了量化3种方法的差异,根据物理剂量大小选取3个点(D1、D2、D3)的生物剂量相比较。结果水箱中DoseLETd和DoseLETt随水深度变化表现趋势一致,在质子束射程末端均高于Dose1.1。在患者模体中,DoseLETd和DoseLETt最大差异为10.08 cGy,相对差异<5%。DoseLETd和DoseLETt与Dose1.1相比,在脑部肿瘤靶区最大差异分别为71.97和61.91 cGy,相对差异<25%;在前列腺肿瘤靶区内最大差异分别为25.95和19.96 cGy,相对差异<12%;但在靶区外差异很小,脑部和前列腺肿瘤靶区外最大差异分别为5.99和9.92 cGy,相对差异<5%。结论基于LETd和LETt的两种相对生物效应模型计算的生物剂量在水箱和患者模体差异很小,但与传统临床质子放疗生物剂量相比时在高剂量区有很大的差异。