金纳米颗粒剂量增强放射治疗的多尺度蒙特卡洛模拟 I. 微观模型中的细胞剂量增强
摘要：黄金纳米颗粒（GNPs）在放射治疗中的引入需要考虑到GNP的大小、位置和数量，以及束质量等因素。本研究分为两部分，第一部分（本文）研究了准确高效的蒙特卡洛（ MC）建模方法来计算细胞核和细胞质剂量增强因子（n，cDEF）。随后，第二部分评估了细胞剂量增强因子在宏观长度尺度上的变化。方法：比较了在细胞内建模黄金的不同方法：纯黄金或黄金组织混合物的连续体积或离散的GNPs。使用EGSnrc进行的MC模拟，计算考虑10至370 keV入射光子、每克黄金4至24 mg黄金浓度和三种不同GNP配置（分布在核表面或包装到一个或四个高尔基体中）的n，cDEF。结果：n，cDEF对细胞内黄金模型敏感，在不同模型之间观察到最高17％的差异。在考虑不同的细胞/核半径、入射源能量和黄金浓度的情况下，相对于高尔基体内的GNPs，核周围配置的GNPs具有最高的n，cDEF。在所有默认细胞的模拟中，nDEF和cDEF分别在1至6.83和3.87之间变化。如果细胞尺寸改变，n，cDEF将更高。n，cDEF在接近或略高于黄金的K或L边缘处光子能量时最大。结论：本研究在细胞水平上展示了多种物理趋势，包括细胞DEF对黄金建模方法、GNP配置、细胞/核大小、黄金浓度和入射源能量的敏感性。这些数据将使人们不仅可以通过GNP摄取来优化或估计DEF，而且还可以考虑入射光子能量和细胞内GNP的配置。第二部分将扩展该研究，将该细胞模型应用于厘米尺度模型中。
作者：Martin P. Martinov, Elizabeth M. Fletcher, and Rowan M. Thomson
论文ID：2305.01730
分类：Medical Physics
分类简称：physics.med-ph
提交时间：2023-05-04