简介:摘要目的评估两种相对生物效应模型计算的生物剂量,并与传统临床质子放疗生物剂量相比较。方法使用粒子模拟工具(TOPAS)分别在水箱和两例患者模体(脑部和前列腺)计算物理剂量、剂量平均LET (dose averaged linear energy transfer, LETd)和径迹平均LET (track averaged linear energy transfer,LETt)的全空间分布,并根据两种不同机制相对生物效应模型计算生物剂量DoseLETd和DoseLETt,计算传统临床质子生物剂量(Dose1.1)时取相对生物效应为1.1。在水箱中对比3种生物剂量的差异,在患者模体中为了量化3种方法的差异,根据物理剂量大小选取3个点(D1、D2、D3)的生物剂量相比较。结果水箱中DoseLETd和DoseLETt随水深度变化表现趋势一致,在质子束射程末端均高于Dose1.1。在患者模体中,DoseLETd和DoseLETt最大差异为10.08 cGy,相对差异<5%。DoseLETd和DoseLETt与Dose1.1相比,在脑部肿瘤靶区最大差异分别为71.97和61.91 cGy,相对差异<25%;在前列腺肿瘤靶区内最大差异分别为25.95和19.96 cGy,相对差异<12%;但在靶区外差异很小,脑部和前列腺肿瘤靶区外最大差异分别为5.99和9.92 cGy,相对差异<5%。结论基于LETd和LETt的两种相对生物效应模型计算的生物剂量在水箱和患者模体差异很小,但与传统临床质子放疗生物剂量相比时在高剂量区有很大的差异。
简介:摘要目的为了评估核电对周围环境的辐射影响,通过模式动物精细化建模,构建剂量评估模型并确定相关剂量系数。方法针对核电液态流出物辐射危害评估中的重要水生模式生物斑马鱼,建立用以剂量估算的斑马鱼含有内部骨骼和内脏器官的几何模型。使用蒙特卡罗方法,以核电液态流出物及周围环境监测中常见的3H、40K、58Co、60Co、110Ag、134Cs、137Cs 7种核素为源项,计算斑马鱼模型的内外照射剂量系数(DC)。结果核素γ能量的高低决定了外照射剂量系数的大小。对内脏器官、骨骼和全身的外照射剂量系数比较显示,大部分核素内脏器官剂量系数高于全身剂量系数,58Co的内脏器官剂量系数比全身高165%。本研究建立模型内照射剂量系数较大,60Co造成的内照射剂量系数是已有椭球模型剂量系数的2.6倍,说明内部材料的不同和粒子种类不同的选择会影响能量沉积。结论对模式生物进行精细化建模比较重要。精确评估模式生物器官剂量系数,有助于评估非人类物种的辐射效应。
简介:提出一种基于遗传规划(geneticprogramming,GP)和进化策略(evolutionstrategy,ES)的学习方法,命名为遗传规划-进化策略(GPES),建立更准确的华法林剂量预测模型。纳入247例汉族患者。GP进化复杂特征提取,ES进化模型系数,组成模型,得出预测的华法林维持剂量,与线性回归模型、国际华法林药物基因组学联合会模型,及三种机器学习方法相比较。GPES的均方误差(MSE)(1.68×10^-2)和预测值在真实值±20%范围内的比例(20%-p)(53.33%)表现最优;其平方相关系数(R^2)(69.45%)为次优;GPES在上述3个指标在测试集与训练集中的差值δMSE(0.43×10^-2)和δ20%-p(0.92%)的绝对值最小,δR2(-10.64%)的绝对值为次小。GPES总体表现最优。因此,本研究方法GPES提高了华法林剂量预测模型的趋势相关性、精度、可用性与泛化性。
简介:摘要目的基于日本经验建立局部效应模型(LEM)下前列腺癌碳离子治疗直肠剂量体积直方图(DVH)预测模型,为临床降低直肠不良反应发生率提供参考。方法收集局限期前列腺癌患者计划CT图像76例,采用微剂量动力模型(MKM)进行治疗计划;然后,基于与MKM计划相同的射野,采用LEM重新计算生物剂量获得LEM计划,并在LEM计划中提取直肠几何特征及DVH参数。采用线性回归法对其中61例计划信息进行建模,余15例计划用于验证。结果61例患者计划靶体积沿左右方向外扩1 cm后与直肠交叠部分体积同直肠体积比值可作为预测直肠DVH的特征参数。15例患者预测DVH同LEM计划DVH的拟合度优(R2=0.964),基于预测DVH进一步预测直肠不良反应与基于LEM计划DVH预测直肠不良反应的结果一致。结论线性回归方法可建立较为准确的前列腺癌碳离子治疗直肠DVH预测模型,可能为临床降低直肠不良反应发生率提供一定参考,还有待于临床大样本数据进一步验证。