放疗靶区和邻近的组织器官，特别是危及器官实际受到的照射剂量，即吸收剂量，是评估放疗疗效和不良反应或损伤的基础。由于直接计算的物理剂量（physical dose，PhD）受总剂量、分割计量、分次数等因素影响很大，难以进行比较，所以对预期疗效、不良反应和危及器官损伤的预测需要进行生物效应剂量（biological effective dose，BED）的换算。BED是指每次1.8~2.0 Gy，每周5次，总剂量60.0~70.0 Gy，即60.0~70.0 Gy/30~35次/6~7周的剂量分割模式下的剂量^[1]，一般以2.0 Gy计算，即常规2.0 Gy分次的等效剂量（equivalent dose in 2.0 Gy/f，EQD₂）。这既是讨论肿瘤吸收剂量进行疗效判定的标准，也是靶区周围危及器官剂量控制的标准^[2-4]。

在目前以适形和调强技术为主的精确放疗模式下，危及器官能够明确排除在靶区以外，所以每次的受照剂量较常规放疗明显减少^[5-6]。常规分割模式下，危及器官每次的实际照射剂量明显低于2.0 Gy，因此危及器官特别是对分次剂量更为敏感器官的BED与PhD明显不同^[7]。本研究结合L-Q（linear quadratic）模型^[8]，应用深圳市医诺智能科技发展有限公司的RTIS软件，在胸部肿瘤放疗患者中对这一问题进行探讨。

1 资料与方法 1.1 一般资料

选取2016年5月16日至2016年12月31日于我院应用美国VARIAN Eclipse Aria和美国PHILIPS Pinnacle计划系统完成治疗的30例胸部肿瘤患者，包括非小细胞肺癌、小细胞肺癌、食管癌、胸腺瘤和恶性淋巴瘤等。纳入标准：进行胸部靶区适形和调强放疗的患者。排除标准：胸部以外靶区照射患者。对上述治疗计划进行分析，治疗计划为95%计划靶体积（planning target volume，PTV）30~60 Gy/15~30次/3~6周。所有患者均在治疗前签署了知情同意书。

1.2 数据采集

应用医诺RTIS V2.13软件，调取患者治疗计划，在常规计划评估界面显示脊髓和PTV的剂量分布情况。运行BED模块程序，匹配脊髓α/β值=3和PTV α/β值=10，显示脊髓和PTV的BED。两种情况均可同时显示剂量-体积直方图。从程序调取脊髓和PTV的最小、最大和平均剂量的PhD和BED数值进行统计分析。

1.3 统计学分析

应用SPSS 19.0软件对数据进行统计学分析。脊髓和PTV的PhD和BED各均值符合正态分布且方差齐，分别进行均值比较和t检验，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果 2.1 治疗计划的评估

评估显示1次剂量或总剂量下的PhD和BED等剂量曲线，从剂量-体积直方图可以看出，脊髓的BED曲线位于PhD曲线左侧，而PTV的BED曲线位于PhD曲线右侧（图 1中D、图 2中D）。

由表 1可见，脊髓的PhD和BED的最小、最大、平均剂量的差异均有统计学意义（t=0.826、6.143、5.234，均P＜0.05）；而PTV的PhD和BED的最小、最大、平均剂量的差异均无统计学意义（t=6.953、-2.164、-1.193，均P＞0.05）。但由于脊髓是典型的串行器官，因此，最小剂量、平均剂量的参考价值较小，临床主要应用最大剂量。

2.2 不同剂量曲线的PhD和BED

依据线性二次方程（L-Q模型）计算出2.0 Gy照射1次和30次时脊髓（α/β比值=3.0）在不同剂量曲线的PhD和BED。由表 2可见，随着剂量曲线下降，PhD和BED也随之降低，而且相同剂量曲线的BED较PhD更低。

2.3 PhD和BED的显示方式

本研究应用的RTIS V2.13软件的治疗计划评估功能具有PhD显示和BED显示的双重模式，并且可以对照显示。在治疗计划评估中，可以选择单次治疗或全程治疗，软件以三维断面剂量曲线图和剂量-体积直方图形式显示PhD和BED（图 1、图 2）。

3 讨论

放疗是利用放射线（主要是X射线）杀灭肿瘤细胞并治疗肿瘤。虽然近年来研究者认识到放疗与免疫的关系，并赋予放疗以全新概念^[10]，但是，对靶区剂量的控制和对周围组织特别是危及器官的最大限度防护，仍是放射物理学研究的主要问题^[11]。虽然一直强调对于病变组织给予更高的剂量，但是在常规放疗中，射线不能充分避开周围正常组织和危及器官，因此受到正常组织特别是危及器官耐受性的限制，治疗剂量必须限制在一定水平^[12]。也就是说，靶区附近危及器官的耐受量限制了靶区剂量的提高，因此不能实现由于提高肿瘤照射剂量而获得的疗效最大化。

近年来，临床放疗取得了突飞猛进的发展，以适形和调强技术为代表，现代放疗进入了以精确定位、精确计划、精确治疗为特色的时代。精确放疗的最大优势是靶区可以获得均匀的最大剂量的照射，同时靶区周围组织特别是危及器官受到最小剂量的照射^[13-17]。在这种治疗模式的治疗计划下，危及器官的受照剂量一般位于等剂量曲线70%以下的剂量范围。也就是说，在常规分割模式下，危及器官每次实际的受照剂量往往低于1.4 Gy，显然，其生物效应明显降低，特别是对于脊髓等对分割剂量非常敏感的晚反应组织，其损伤程度明显降低。

上世纪20年代，国际辐射单位与测量委员会（ICRU）规范了辐射剂量单位，量化了辐射标准，放射物理、放射生物研究和临床治疗有了统一的剂量标准。PhD是指生物组织得到或吸收的剂量。根据国际原子能委员会第30号报告定义，BED是对生物体辐射反应程度的测量^[18]。显然，PhD和BED是两个不同的概念，两者考察的侧重点完全不同。PhD是实际受到射线照射的量值，BED是受照剂量转化为常规分割后的量值。但是，两者又有密切联系，PhD越大，BED越大，生物效应越明显。然而，不同的组织或器官对这种增大的反应能力有很大差异。

1973年，Chadwick和Leenhouts^[19]根据细胞存活曲线推导出L-Q模型，使不同时间、剂量、次数或不同分割方案的BED得以比较。同时，也可以通过BED对同一组织或危及器官在不同PhD下的生物效应进行评估^[8]。

从放射生物学或放射损伤角度来说，脊髓几乎没有增殖能力，损伤后仅以修复代偿其正常功能，是典型的晚反应组织，对分次剂量的变化极为敏感，加大分次剂量时，损伤明显加重。相反，在常规分割模式下，随着PhD的降低，BED明显下降，损伤风险进一步减小。

颈部、胸部和上腹部肿瘤进行放疗时，脊髓均是需要控制受照剂量的危及器官。但是，使用PhD对分次剂量极为敏感的晚反应组织的生物效应进行评价显然不科学，需要换算为BED。在常规分割模式下，适形和调强治疗技术可以很好地防护邻近的组织器官，能够确保脊髓受到更低的照射剂量，这种低剂量带来更低的BED，使脊髓得到更好的保护^[26]。另一方面，这种更高的脊髓BED耐受，可以使靶区的照射剂量得到提高，同时可以提高肿瘤的控制率。

临床放疗计划的审核需要考虑靶区剂量和危及器官受量，在常规分割模式下，靶区位于95%剂量曲线之内，因此PhD相当于BED，但是靶区以外的组织和危及器官因PhD的下降，会出现PhD与BED不一致。脊髓等晚反应组织对分次剂量更为敏感，因此会出现BED的进一步下降，也就是说脊髓等器官的耐受性提高。等剂量曲线下，实际BED与PhD并不一致，但这种差别在PhD图上看不出来。例如一个治疗计划，常规分割2.00 Gy/次，治疗次数为35，靶区PhD和BED约为70.00 Gy，如果脊髓剂量曲线为70%，则PhD为49.00 Gy，如果按照脊髓最大耐受剂量45.00 Gy进行评估，则计划不可行。但是，考虑脊髓实际以1.40 Gy/次的分割剂量受到照射，虽然PhD达到了49.00 Gy，但BED仅为43.05 Gy，显然在脊髓最大耐受剂量范围之内，则计划可行。

临床进行计划评估的常用软件，即治疗计划系统均是直接显示PhD，不能显示不同剂量曲线下当前靶区或危及器官的BED。因为一般临床治疗计划要求靶区位于95%剂量范围内，所以靶区本身PhD和BED差别不大，一般靶区的肿瘤组织α/β值较高（>10），对分次剂量并不敏感，因此在常规分割模式下，PhD与BED差别不大。但对于危及器官，特别是脊髓，随着PhD的下降，BED进一步降低，生物效应更趋于降低，因此对器官的保护效应更加明显。从肿瘤控制角度来说，这种确有把握的脊髓受量可以转化为靶区剂量的提高，从而提高肿瘤的控制率。在临床放疗计划中考虑到这种差别，并进行BED的评估显然可以使治疗计划更加科学、合理，对肿瘤的控制和脊髓损伤的防护均可达到最大化。

多年来，剂量-时间等放射生物学因素对临床BED研究具有明确的指导意义^[28]。本研究应用RTIS V2.13软件对脊髓BED进行研究的结果与放射生物学理论值相符。在临床应用中，RTISV2.13软件系统对靶区和危及器官除了以直观的剂量曲线和剂量-体积直方图形式显示以外，也以数值列表形式显示体积、PhD和BED的最小剂量、最大剂量和平均剂量，以便于进一步细节评价。RTIS V2.13软件编程以线性二次方程（L-Q模型）公式为内核，同时考虑了优先级和治疗中断等对BED有影响的临床和放射生物学参数，α/β比值有常规预设，但也可以根据临床治疗自行设定，以进行个体化的评估。

总之，在常规分割治疗模式下应用适形和调强技术，应使用BED对脊髓的受照剂量进行控制和评估，从而提高肿瘤的治疗愈率。

利益冲突 本研究由署名作者按以下贡献声明独立开展，不涉及任何利益冲突。

作者贡献声明 刘卫东负责研究总体设计、方法的建立和论文的撰写；刘建平负责病例资料的收集、整理；郭猛负责医诺RTIS软件开发；杨海芳负责数据的整理；姜斌负责数据统计分析；徐春雨负责论文的校对。