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敏感域的形状选取对微剂量动力学模型参数的影响
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作者 严南 周云 +3 位作者 孙向上 廖文涛 刘俊雅 蒲越虎 《中华放射医学与防护杂志》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期209-215,共7页
目的基于粒子径迹结构模型,利用三重积分计算粒子在球状敏感域(domain)内的单次事件剂量加权平均比能,并探讨敏感域的形状对微剂量动力学模型(MKM)参数带来的影响及其对应的物理意义。方法分别假定敏感域为圆柱状和球状。α_(0)、域半径... 目的基于粒子径迹结构模型,利用三重积分计算粒子在球状敏感域(domain)内的单次事件剂量加权平均比能,并探讨敏感域的形状对微剂量动力学模型(MKM)参数带来的影响及其对应的物理意义。方法分别假定敏感域为圆柱状和球状。α_(0)、域半径r_(d)和细胞核半径R_(n)为待定系数,3种带电粒子(^(3)He、^(12)C、^(20)Ne)的核电荷数、动能及其对应的传能线密度(LET)为自变量,D10为因变量。以D10计算值与实验值的残差均方值J^(2)为优化目标,采用稳健最小二乘法分别得到人类唾液腺肿瘤(HSG)细胞和中国仓鼠肺(V79)细胞对应待定系数的最优拟合值即为MKM最优模型参数值。结果对于HSG细胞,圆柱状敏感域:α_(0)=0.073/Gy,r_(d)=0.29μm,R_(n)=4.1μm,J^(2)=0.0397 Gy^(2);球状敏感域:α_(0)=0.023/Gy,r_(d)=0.29μm,R_(n)=4.4μm,J^(2)=0.0393 Gy^(2);对于V79细胞,圆柱状敏感域:α_(0)=0.114/Gy,r_(d)=0.25μm,R_(n)=3.8μm,J^(2)=0.0974 Gy^(2),球状敏感域:α_(0)=0.095/Gy,r_(d)=0.26μm,R_(n)=4.1μm,J^(2)=0.0969 Gy^(2)。结论对于同一种细胞,分别选取圆柱状和球状的敏感域,最终计算拟合得到的MKM参数存在明显差异,其中两种形状的敏感域半径拟合值r_(d)相差不大,而球状敏感域拟合得到的α_(0)更小,细胞核半径R_(n)更大,更接近于荧光显微镜观察的细胞核尺寸。在低LET(<20 keV/μm)区域,根据两种形状敏感域所得参数计算的D10存在明显差异,所以敏感域形状选取会对质子放疗在布拉格峰附近区域的相对生物效应(RBE)计算造成影响。 展开更多
关键词 微剂量动力学模型 剂量加权平均比能 敏感域 传能线密度
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基于微剂量学蒙特卡罗模拟的重离子生物有效剂量精确计算方法 被引量：3
2
作者 戴天缘 李强 +6 位作者 陈卫强 刘新国 戴中颖 贺鹏博 马圆圆 申国盛 张晖 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2019年第10期1119-1124,共6页
目的:在蒙特卡罗(MC)模拟当中引入理想组织等效正比计数器(IdealTEPC),并结合微剂量动力学模型(MKM)精确计算重离子生物有效剂量。方法:采用IdealTEPC与MC模拟方法对能量为330MeV/u具有6cm展宽Bragg峰(SOBP)的碳离子束生物有效剂量进行... 目的:在蒙特卡罗(MC)模拟当中引入理想组织等效正比计数器(IdealTEPC),并结合微剂量动力学模型(MKM)精确计算重离子生物有效剂量。方法:采用IdealTEPC与MC模拟方法对能量为330MeV/u具有6cm展宽Bragg峰(SOBP)的碳离子束生物有效剂量进行计算。结果:优化得到MKM模型的参数为:α0=0.12Gy-1,rd=0.39μm,Rn=3.7μm。对于能量为330MeV/u具有6cmSOBP碳离子束生物有效剂量的计算显示:基于MKM模型计算的生物有效剂量与碳离子放射治疗计划系统(ciPlan)中的生物有效剂量具有较好的一致性,二者偏差随深度的增加而增大,在坪区、SOBP前端、SOBP中点、SOBP后端、尾区的偏差分别为0.3%、1.7%、2.7%、4.9%、10.3%。结论:IdealTEPC结合MC模拟能够准确计算重离子的生物有效剂量,有效避免TEPC壁引起的辐射场畸变,结构材料所产生的δ电子对线能谱的影响,以及实验中位置的偏差,具有良好的移植性。 展开更多
关键词 微剂量学 生物有效剂量 微剂量动力学模型 重离子治疗 蒙特卡罗模拟
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碳离子放射治疗计划中MKM和LEM模型的处方剂量转换研究
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作者 左子杰 刘志强 +7 位作者 张庆华 韩旭 杜天奇 罗宏涛 孙世龙 张宇 张秋宁 王小虎 《中华放射肿瘤学杂志》 北大核心 2025年第2期151-159,共9页
目的在碳离子水模体计划中,建立微剂量动力学模型(MKM)和局部效应模型(LEM)处方剂量的转换因子计算系统和危及器官转换因子曲线,并在临床患者计划中验证。方法以均匀水模体作为研究对象,根据RayStation-MKM计划的物理剂量重新计算LEM的... 目的在碳离子水模体计划中,建立微剂量动力学模型(MKM)和局部效应模型(LEM)处方剂量的转换因子计算系统和危及器官转换因子曲线,并在临床患者计划中验证。方法以均匀水模体作为研究对象,根据RayStation-MKM计划的物理剂量重新计算LEM的相对生物学效应加权剂量(RWD),并以LEM和MKM计划中靶区中位剂量的比值作为转换因子。分别研究靶区单次处方剂量、扩展布拉格峰(SOBP)宽度、深度、形状和照射方式对转换因子的影响,并建立转换因子计算系统。此外,采用水模体和临床患者病例验证转换因子计算系统的准确性,并根据临床患者治疗计划计算建立危及器官转换因子曲线。结果转换因子的主要影响因素为单次处方剂量、靶区SOBP宽度和深度,并随SOBP宽度和靶区深度的增加而增加,随单次处方剂量的增加而减小。在单野照射下,根据以上3个参数建立转换因子计算系统,9例患者计划计算与转换因子计算系统计算的结果平均差异为0.340%±0.203%,危及器官转换因子曲线的平均差异为2.650%±2.399%。结论本研究建立的MKM和LEM碳离子放射治疗处方剂量转换因子计算系统和危及器官转换因子曲线,其准确性满足在临床患者治疗计划中的使用要求。 展开更多
关键词 放射疗法 碳离子 微剂量动力学模型 局部效应模型 前列腺肿瘤 脊索瘤
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