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功能影像引导质子FLASH治疗TCP及NTCP评估新方法探索

Functional imaging-based assessment of TCP and NTCP in proton FLASH radiotherapy

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摘要目的:建立一种基于FMISO(Fluoromisonidazole)-PET功能影像的质子FLASH放疗肿瘤控制概率(TCP)和正常组织并发症概率(NTCP)评估方法,为质子FLASH放疗的疗效预测与临床决策提供依据.方法:基于氧耗竭动力学模型,建立FLASH效应评估模型,用于计算不同氧分压和剂量率条件下的体素级FLASH保护效应因子(FSE).利用SUV-pO?(氧分压)映射模型将FMISO-PET摄取值转换为体素级氧分压分布.通过FSE将FLASH照射剂量(DFLASH)推算为常规剂量率下的等效剂量(Deq),并进行2 Gy等效剂量换算.采用广义等效均匀剂量整合靶区与危及器官的生物剂量分布,进行TCP和NTCP的量化评估.以非小细胞肺癌(NSCLC)患者为例,应用本研究建立的方法,预测TCP与放射性肺炎(CTCAE≥2级)风险.结果:(1)FSE呈显著氧依赖性:正常富氧组织(pO?≈40 mmHg)FSE≈1.9,而乏氧的肿瘤组织FSE≈ 1.0,两者差异显著.(2)在>40 Gy/s FLASH放疗条件下,NTCP较常规剂量率可相对降低约83%,而TCP降低不明显,可扩大肿瘤放射治疗窗.(3)两例NSCLC患者验证结果显示,FLASH条件下肿瘤TCP相对下降1%～21%.正常组织保护方面,外周型患侧肺NTCP相对降低约83%,中央型NSCLC患侧肺NTCP相对降低约88%、心脏NTCP相对降低约87%;中央型NSCLC因正常组织受照体积更大,FLASH保护获益更为显著.结论:本研究设计的方法实现FLASH效应量化及与临床预测模型的整合,为质子FLASH放疗的生物学效应评估与个体化治疗方案优化提供可靠依据.

作者沈树成 ^[1] 李梦瑶 ^[2] 孙崧 ^[1] 王若峥 ^[3] 戴天缘 ^[2] 尹勇 ^[2] 学术成果认领

作者单位山东第一医科大学(山东省医学科学院)研究生部,山东济南 250117;山东第一医科大学附属肿瘤医院(山东省肿瘤防治研究院、山东省肿瘤医院)放射物理技术科,山东济南 250117 ^[1] 山东第一医科大学附属肿瘤医院(山东省肿瘤防治研究院、山东省肿瘤医院)放射物理技术科,山东济南 250117 ^[2] 新疆医科大学附属肿瘤医院放疗科,新疆乌鲁木齐 830000 ^[3]

关键词 FLASH放疗质子放疗肿瘤控制概率正常组织并发症概率氧耗竭 FLASH radiotherapy proton radiotherapy tumor control probability normal tissue complication probability oxygen depletion

分类号 R318（医用一般科学）R811.1（放射医学）

栏目名称

医学放射物理

DOI 10.3969/j.issn.1005-202X.2026.06.001

发布时间 2026-07-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

基金项目

国家自然科学基金（12575365）国家自然科学基金（12275162）国家自然科学基金（12105160）山东省泰山学者工程（ts201712098）山东省泰山学者工程（tsqn202507373）新疆维吾尔自治区重点研发计划（2022B03019-5）山东省高等学校青年创新团队发展计划（2024KJJ013）山东省青年科技人才托举工程（SDAST2024QTB034）山东省自然科学基金（ZR2021QA099）