【文献摘要】中枢神经系统中α/β比值对治疗时间等效关系的影响

《International Journal of  Radiation Biology》杂志 2020年7月刊载[96(7):903-909.]英国Bleddyn Jones, Thomas Klinge, John W Hopewell撰写的《中枢神经系统中α/β比值对治疗时间等效关系的影响。The influence of the α/β ratio on treatment time iso-effect relationships in the central nervous system 》（doi: 10.1080/09553002.2020.1748736.）。

目的:探讨不同治疗时间下α/β比值(1.5 -3 Gy)的变化对放射敏感性相当的脊髓和中枢神经系统组织等效剂量的影响。如果α/β比值为2 Gy，是神经肿瘤等效应估计的公认标准，确定其是否可以使用是重要的。

在临床放射治疗中，中枢神经系统(CNS)接受的放射耐受性为皮质大脑30次分割60Gy，对视交叉、脑干和脊髓等更敏感的结构，放射耐受性为25次割，每次2Gy。当将其转化为生物效应剂量(BED)时，当α/比值为 2Gy时，各自相应的值分别为120 Gy₂和100 Gy₂。后一个值与计算出的放射性坏死的低风险、耐受性或人类脊髓0.1185%的发生率的可接受低风险相关(Woolley等，2018年)。已知有脊髓炎的低风险的情况下，广泛的实际临床剂量分割方案，也似乎遵守使用公认的2 Gy的α/β比值，BED为100 Gy₂产生的等效应曲线(Jones and Hopewell, 2019)。进一步讨论实验动物研究中发现的α/值范围，得出α/β值为2Gy是最适合兆伏放疗的(Jones and Hopewell, 2014)。到目前为止，在放射外科的临床实践中，没有系统地考虑到在给定的物理辐射剂量下治疗时间的巨大变化所带来的任何潜在影响。然而，一些最近发表的文章开始质疑这一假设，并调查了与放射外科相关的治疗时间的巨大变化的潜在影响(Hopwell等，2012;2013年，Millar等，2015年)，已经报道了其对BED的影响以及最近这些BED变化对临床结果的影响(Tuleasca等，2020年;Graffeo等。,2020)。在第一个研究中(Tuleasca等, 2020)甚至提出了剂量/治疗时间组合，可以将并发症限制在较低水平，实际上是与BED相关的治疗计划。这些研究基于使用大鼠脊髓模型分析中枢神经系统的剂量率效应(Pop等, 2000)。利用Millar和Canney(1993)方程对实验数据集进行拟合，得出结论，所有参数同时匹配最佳的是双相修复时间分别为0.19小时和2.16 小时，各修复部分占整体修复的50%左右，α/β比值为2.47 Gy (C1 1.5 -3.95)。

本研究的目的是确定当α/β比值从2Gy改变到目前用于放射外科治疗分析的2.47Gy时，是否整体治疗时间的变化对等效剂量计算有显著影响。使用图形方法，在放射外科和类似的基于单一治疗过程的直线加速器技术的时间范围内和时间范围外进行了研究。这样的调查是重要的，因为这些技术现在被用于2次、3次或更多剂量分割的治疗，但治疗时间仍足以使剂量传递时间成为一个重要因素。在常规放疗中，中枢神经系统α/β比值通常设置为2Gy，而不是2.47或3Gy (Jones and Hopewell, 2018)。较高的α/β值会让次分割剂量敏感性降低，同样重要的是要考虑如果这样的α/β比值从2.47 Gy到 2 Gy变化,,如Pop等所发现的,会让半修复时间，以及两种形式的修复之间的分配系数仍是同一个(2000),得到应用。和在再程治疗中的一样，这在许多潜在的应用中是重要的，在这些应用中，传统的分割照射(甚至带电粒子照射)和放射外科治疗可以得到应用，其中，BED相关计算用于评估组织在较长时间内(持续数年)的血管恢复情况，并且在初始治疗和再程治疗中只能使用单一固定的α/β比值(Woolley等，2018)。本文无意影响使用放射外科技术的治疗计划，但可能提供一种有用的方法，将BED的放射外科评估与其他形式放射治疗的类似评估相结合。

方法:Pop等人对大鼠脊髓的照射数据提供了从数分钟到6天不等的治疗时间下放射性脊髓病的ED₅₀值。使用双相修复动力学（biphasic repair kinetics）进行分析，允许剂量率为变量，α/β比值取2.47 Gy (CI 1.5 - 3.95 Gy)，提供了最佳的半修复时间（repair half-times）为0.19小时和2.16小时，各自提供50%的整体修复（each providing ∼50% of overall repair）。利用上述数据集，用图形方法研究了1.5 和3.0 Gy之间不同固定α/β比值下修复参数的变化。两种不同的间歇（intermittent）剂量传递方程用于评估放射外科背景下的影响（the implications in a radiosurgery setting）。

结果:α/β比值(1.5-3.0 Gy)的变化对治疗数小时期间的放射性脊髓病（radiation myelopathy）的等效剂量有轻微影响。将α/β比值由2 Gy改变为2.47 Gy，当整体处理时间范围在0.1至5.0小时之间时，修改的单次等效剂量变动<1%。只有在整体治疗时间超过5-10小时时才会发现有显著变化。这两个α/β比值也在实际放射外科情况下进行了比较，使用两种不同的模型来估计BED，同样没有显著的准确性损失。

结论:对于中枢神经系统CNS组织，使用2 Gy的α/β比值是合理的，在对放射外科的BED评估与其他形式的放射治疗一起使用的情况下半修复时间为Pop等人最初发表的文章中的一半。在放射外科中，(确定的物理剂量下)BED随治疗时间的变化非常相似，但绝对BED值取决于α/β值。在放射外科中，临床建议使用最初提出的α/β比值为2.47 Gy计算得到的BED仍然是合适的。对于涉及放射外科联合如分割放射治疗等其他模式的计算，在所有情况下，应适用2 Gy的值是合适的，这是神经肿瘤学的公认标准，而不会影响到放射外科部分的准确性。这在再程治疗情况下可能得到重要的应用。