建模组织氧分布和氧耗参数不确定性对FLASH的生物反应和治疗效果的影响
摘要：FLASH辐射已被报道能有效抑制肿瘤生长同时保护正常组织，然而差异组织保护效应的机制仍不清楚。长期以来，氧气已被认为对放射生物学反应有深远影响，放射致氧耗尽被认为是FLASH现象的可能原因或贡献因素之一。本研究调查了组织pO2剖面、单位剂量下的氧气耗尽量（g）以及半最大放射增敏浓度（k）对肿瘤和正常组织的影响。我们建立了一个模型，考虑了FLASH照射过程中氧气耗尽和放射增敏变化之间的依赖关系。基于LQ-L模型计算了细胞存活率，并在分数剂量下调整了与放射敏感性相关的参数。该模型重现了已发表的实验数据，并用于分析参数不确定性对放射生物学反应的影响。本研究基于临床确定的总体和个体患者pO2剖面，扩展了对FLASH对正常人组织和肿瘤的氧气耗尽分析。结果表明，pO2剖面是影响生物反应最重要的因素，而基于中位数pO2而非完整pO2剖面的分析可能是不可靠和误导性的。此外，生物学缺氧临界状态存在部分细胞，对FLASH照射的生物反应产生了显著影响。我们发现，k值的增加通常对肿瘤比正常组织的保护更大，这是由于肿瘤中较低pO2值的频率较高。g值的变化影响了氧气耗尽影响反应的剂量，但如果g值在肿瘤和正常组织中是相同的，则不会改变剂量依赖的反应趋势。
作者：Hongyu Zhu, Jan Schuemann, Qixian Zhang, Leo E Gerweck
论文ID：2201.02278
分类：Medical Physics
分类简称：physics.med-ph
提交时间：2022-12-29