基于NTCP模型的乳腺癌质子治疗肺保护效果预测及患者选择策略研究

为解决乳腺癌(BC)放疗后辐射性肺损伤(RILI)风险预测及质子治疗(PT)优势患者筛选问题，上海交通大学医学院附属瑞金医院团队开发了整合剂量修饰因子(DMFs)的Lyman-Kutcher-Burman(LKB)-NTCP模型，发现BMI≥23.52kg/m2和化疗放疗间隔(ICR)≤20天是RILI独立风险因素，首次提出胸骨角横断面弧高基比(AHBR)与质子治疗肺保护效益(ΔNTCP)显著正相关，为临床精准选择质子治疗优势患者提供了量化依据。

　　

在乳腺癌放射治疗领域，光子疗法虽广泛应用，但其对心肺等关键器官的辐射损伤始终是临床难题。随着质子治疗(PT)技术发展，其独特的"布拉格峰"物理特性理论上可显著降低正常组织受量，但高昂的治疗成本和有限的医疗资源迫使临床需要精准识别最能从中获益的患者群体。目前国际通行的模型选择方法（如荷兰NIPP体系）需对每位患者进行光子/质子双计划设计，极大增加了临床工作量。更关键的是，针对乳腺癌放疗重要毒性终点——辐射性肺损伤(RILI)的预测模型研究长期滞后，现有模型多基于光子治疗数据，且缺乏与患者解剖特征的关联分析。

上海交通大学医学院附属瑞金医院团队在《International Journal of Particle Therapy》发表的研究，创新性地将剂量修饰因子(DMFs)整合入Lyman-Kutcher-Burman(LKB)-NTCP模型，首次建立了可量化预测质子治疗肺保护优势的解剖学标志。研究团队回顾性分析了409例接受术后调强放疗(IMRT)的乳腺癌患者数据，通过最大似然估计法构建NTCP模型，并随机选取80例患者进行质子治疗计划设计。关键技术包括：采用LASSO回归和多元逻辑回归筛选风险因素；基于MATLAB开发LKB-NTCP建模算法；通过蒙特卡洛算法进行质子计划剂量计算；创新性定义胸骨角横断面弧高基比(AHBR)等6项解剖参数。

主要研究结果

3.1 NTCP模型生成
研究发现BMI≥23.52kg/m²(p=0.049)和ICR≤20天(p=0.014)是RILI的独立风险因素，最终模型参数为：n=0.40(提示肺组织体积效应较小)、m=0.22、TD₅₀=24.66Gy、DMF-BMI=0.88、DMF-ICR=0.92。模型验证显示训练集与测试集AUC分别达0.754和0.733，显著优于既往研究(p=0.002)。

3.2 ΔNTCP与解剖特征关系
质子治疗使RILI的NTCP均值从66.81%降至9.36%(p<0.0001)，平均ΔNTCP达57.45%。关键发现是胸骨角平面AHBR与ΔNTCP呈显著正相关(回归系数56.56，p=0.049)，即每增加0.1单位AHBR可提升5.656%的肺保护效益。如图3所示，胸廓凸度更大的患者(AHBR较高)其质子计划50%等剂量线能更好贴合靶区，显著减少肺组织照射。

讨论与意义
该研究突破性地揭示了胸廓解剖特征与质子治疗优势的量化关系：胸骨角平面AHBR作为新型影像标志物，可辅助临床在不进行双计划比较的情况下预判患者获益程度。研究同时修正了传统认知——肺组织体积效应参数n=0.40表明RILI风险更依赖局部高剂量而非全肺平均剂量，这与Tucker等人在非小细胞肺癌中的发现一致。尽管存在终点事件(RILI≥1级)临床相关性有限、RBE(相对生物效应)固定为1.1可能低估质子实际风险等局限，但研究为乳腺癌精准放疗提供了双重价值：建立的DMFs-NTCP模型可优化RILI风险分层；提出的AHBR指标为质子治疗资源合理配置提供了客观依据。未来需在深呼吸屏气(DIBH)等特殊照射条件下验证AHBR的稳定性，并整合皮肤毒性、肋骨骨折等质子特有风险构建多终点预测体系。

这项来自中国学者的研究，标志着乳腺癌质子治疗从经验性选择向解剖特征指导的精准决策迈出关键一步，其方法论对头颈癌等其他病种的质子治疗筛选也具有借鉴意义。