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为探讨基于 Acuros XB 算法的治疗计划在肺癌在线自适应放疗中对解剖变化的鲁棒性，研究人员分析了计划 CT 与 CBCT 上的剂量均匀性。发现计划对解剖变化敏感，自适应计划可降低影响，为优化放疗方案提供依据。
在肺癌放射治疗领域，精准性与安全性始终是临床关注的焦点。对于局部晚期肺癌患者，放疗过程中肿瘤退缩、呼吸运动等导致的解剖结构变化，可能引起剂量分布不均，尤其是中央支气管壁等关键正常组织的过量照射风险。传统剂量计算算法如各向异性分析算法（AAA）在空气 - 组织界面存在剂量高估的缺陷，而 Acuros XB 算法作为线性玻尔兹曼传输方程求解器，虽能更精确模拟电子输运，但对密度变化敏感，可能导致计划对解剖变异的鲁棒性不足。如何在保证靶区剂量覆盖的同时，降低正常组织尤其是中央支气管壁的毒性反应，成为亟待解决的临床问题。
德国埃森大学医院（University Hospital Essen）的研究人员针对这一挑战，开展了一项关于在线自适应放疗（oART）中 Acuros XB 算法治疗计划鲁棒性的研究。该研究成果发表在《Radiation Oncology》，旨在评估基于 Ethos?治疗系统的计划在中央支气管壁（CBW）和靶区的剂量均匀性，及其对分次间和分次内解剖变化的抵抗能力，为优化肺癌自适应放疗方案提供科学依据。
研究主要采用以下关键技术方法：纳入 10 例局部晚期非小细胞肺癌（NSCLC）患者的前瞻性队列，使用配备 HyperSight?锥束 CT（CBCT）的 Ethos?闭孔直线加速器，实施表面引导的深吸气屏气根治性放疗。通过计划 CT（CTplan）优化的调强放疗（IMRT）或容积旋转调强放疗（VMAT）计划，在首次分次 CBCT（CBCT1）和自适应后验证 CBCT（CBCT2）上进行剂量重计算。构建预测模型分析中央支气管空气腔与计划靶区重叠区域（CBALPTV）的水替代（WOR）对中央支气管壁最大剂量（Dmax）的影响，并评估分次间和分次内解剖变形的程度。
结果分析
分次间剂量变化与计划敏感性
对 91 个分次的分析显示，预定计划在 CTplan 至 CBCT1 的中央支气管壁 Dmax 显著增加（p<0.0001），中位增幅 2.15%，且患者间存在异质性（p<0.0001）。减少 PTV 与 CBAL 的重叠可降低 Dmax 增幅（p<0.0001）。预测模型表明，分次间 Dmax 增加与 CTplan 上 CBALPTV对 WOR 的计划敏感性及 CBCT1 与 CTplan 间 Dmax 点的密度变化交互作用相关（p<0.0001）。
自适应计划的鲁棒性
自适应计划的分次内 Dmax 增幅仅为预定计划的 20%±1.1%（p<0.0001），因分次内变形小于分次间变形。剂量累积显示，所有患者中央支气管壁的 Dmax 和 D1cc（1cc 体积的最小剂量）均低于 110.5% 和 107.5%，中央 CTV 的等效均匀剂量（EUD）保持> 95%。
计划优化方法的影响
对比不同计划优化方法发现，方法 2（放宽 PTV 覆盖约束，增加中央支气管树 Dmax 限制）的分次间 Dmax 增幅小于方法 1，而进一步将 PTV 与 CBAL 重叠限制为 3 mm 的方法 3，Dmax 偏差最小（p<0.0001）。表明减少 PTV 与中央支气管结构的重叠可增强计划鲁棒性。
解剖变形与剂量分布关系
分次间解剖移位（如中央支气管树刚性位移向量长度）显著大于分次内（p<0.0001），且 Dmax 位置的变形向量与密度变化相关。Hausdorff 距离分析显示，Dmax 升高与 CBAL 内对 WOR 敏感的体积（V10CBAL）空间 proximity 相关，提示光子 fluence 在空气腔的增加是剂量热点的成因。
结论与讨论
本研究证实，基于 Ethos 系统的 Acuros XB 计划在在线自适应放疗中对分次内解剖变形具有足够鲁棒性，而分次间变化的敏感性可通过规划 CT 上 CBALPTV的 WOR 评估和限制 PTV 重叠范围来控制。减少 PTV 与中央支气管树的重叠可有效降低剂量不均匀性风险，为临床优化靶区设计和计划参数提供了直接依据。此外，研究揭示了 Acuros XB 算法在空气 - 组织界面的剂量响应特性，强调了在线自适应技术在保护中央支气管壁等关键结构中的重要性。这些发现为肺癌精准放疗的个体化方案制定奠定了基础，有望降低治疗相关毒性，提升患者预后。
