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为明确碳离子放疗（CIRT）相对光子放疗的生物效应，研究人员针对局部晚期非小细胞肺癌（LA-NSCLC）患者，通过 Lyman-Kutcher-Burman（LKB）模型分析急性放射性肺炎（RP）的正常组织并发症概率（NTCP），得 CIRT 的相对生物效应（RBE）为 2.66，为优化放疗方案提供依据。
在全球范围内，肺癌始终是癌症发病率和死亡率的 “头号杀手”，其中局部晚期不可切除的非小细胞肺癌（LA-NSCLC）的治疗更是临床面临的重大挑战。放射治疗作为这类患者的核心治疗手段之一，传统的光子放疗虽为标准治疗方式，但在肿瘤控制和正常组织保护方面仍有提升空间。近年来，碳离子放疗（CIRT）凭借其优越的物理和生物学特性崭露头角，有望在提高治疗效果的同时减少正常组织损伤。
然而，碳离子放疗的临床应用却受限于相对生物效应（RBE）的不确定性，这给剂量处方制定和放射生物学反应解读带来极大困扰。与质子治疗固定 1.1 的 RBE 不同，碳离子的 RBE 具有可变性，受线性能量转移（LET）、组织特异性 α/β 比值以及生物学终点等多种因素影响。不同研究机构采用的 RBE 建模框架也存在差异，进一步增加了临床应用和跨机构对比分析的难度。因此，精准估算碳离子放疗相对光子放疗的 RBE，对于优化 LA-NSCLC 患者的放疗方案、提高治疗安全性和有效性至关重要。
为解决这一关键问题，研究人员开展了一项针对 LA-NSCLC 患者的研究，旨在通过正常组织并发症概率（NTCP）模型参数来估算碳离子放疗相对光子放疗的 RBE，并将研究成果发表在《International Journal of Radiation OncologyBiologyPhysics》。
该研究主要采用了以下关键技术方法：选取 2016 年 1 月至 2023 年 12 月期间接受治疗的 LA-NSCLC 患者，通过倾向评分匹配（PSM）方法，将接受碳离子放疗和光子放疗的患者进行配对，每组各纳入 158 例患者。基于肺的剂量 - 体积直方图（DVH）数据，运用 Lyman-Kutcher-Burman（LKB） formalism 构建 NTCP 模型，以≥2 级急性放射性肺炎（RP）为主要终点。通过五折交叉验证和受试者工作特征曲线下面积（AUC）评估模型性能，最后以光子放疗组与碳离子放疗组的 TD??比值估算 RBE。
研究结果
- 基线特征：经 PSM 后，碳离子放疗组和光子放疗组各纳入 158 例患者。碳离子放疗组中位年龄为 62.5 岁，光子放疗组为 63.5 岁；男性分别占 89.2% 和 85.4%；鳞状细胞癌是最常见的组织学类型，分别占 49.1% 和 54.4%，其次是腺癌，分别占 31.6% 和 35.4%；大多数患者为 IIIB 期疾病，分别占 50.6% 和 51.3%；碳离子放疗组中位 PTV 体积为 404.37 cc。
- NTCP 模型参数：对于≥2 级急性放射性肺炎，碳离子放疗组的最佳 LKB 模型参数为 m=0.50，n=0.83，TD??=15.70 Gy；光子放疗组为 m=0.28，n=0.57，TD??=41.79 Gy。
- 模型性能：碳离子放疗组的平均 AUC 为 0.63±0.16，光子放疗组为 0.71±0.11。
- RBE 估算结果：根据光子放疗组与碳离子放疗组的 TD??比值，得出急性放射性肺炎的估算 RBE 为 2.66。
研究结论表明，以急性放射性肺炎为临床终点，基于 LKB NTCP 模型参数提出的估算 LA-NSCLC 患者碳离子放疗相对光子放疗 RBE 的新方法具有一定前景。该研究通过构建 NTCP 模型，明确了碳离子放疗和光子放疗在肺组织照射中的模型参数差异，其中肺的体积参数 n 在两组中均接近 1，提示肺作为平行器官，等效均匀剂量（gEUD）接近平均剂量，强调了将平均肺剂量控制在耐受限度以下的重要性。
这一研究成果为碳离子放疗在 LA-NSCLC 治疗中的 RBE 估算提供了新的思路和方法，有助于更精准地制定碳离子放疗剂量处方，提高治疗的安全性和有效性。不过，该方法仍需在更大规模的前瞻性队列中进一步完善和验证，以增强其普适性和临床应用价值，为推动碳离子放疗在肺癌治疗中的规范化应用奠定基础。
