專利名稱：一種引入生物輻射敏感性參數(shù)對正常組織并發(fā)癥概率影響的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計算正常組織并發(fā)癥概率(NTCP，Normal Tissue Complication Probability)的模型，該模型可用于核醫(yī)學(xué)放射免疫治療中，研究多種輻射敏感性參數(shù)對正常組織并發(fā)癥概率NTCP的影響。
背景技術(shù)：
對生物體輻射效應(yīng)進行放射生物學(xué)模擬，是繼傳統(tǒng)生物實驗手段之外又一行之有效的、經(jīng)濟的研究途徑?，F(xiàn)代放射生物學(xué)模擬已經(jīng)具有一套完整的理論，并伴隨生物實驗發(fā)現(xiàn)處于持續(xù)地更新中。生物有效劑量(BED，Biologically Effective Dose)反映了輻射劑量對生物體的損傷影響，BED可表達為
BED = DXRE-RF (10)
式(10)中，RE是輻射粒子的相對有效因子(RE，Relative Effectiveness factor)，RF是細胞增殖因子(RF，Regeneration Factor)。第i個細胞的BEDi可按下式計算
權(quán)利要求
1. 一種引入生物輻射敏感性參數(shù)對正常組織并發(fā)癥概率影響的方法，其特征在于按如下步驟進行步驟1、建立正常組織器官的簡單模型建立一個正方體的正常組織細胞群模型Al，所述正常組織細胞群模型Al包含有一個球形器官模型A2，以所述球形器官模型A2表示一個被正常組織細胞群包圍的人體器官，整個正方體的正常組織細胞群模型Al是由大小相同的球形細胞所構(gòu)成，細胞的材料為均勻水介質(zhì)；步驟2、利用細胞S因子和卷積方法實現(xiàn)劑量分布計算建立兩個大小相同的球形細胞模型Bl和B2，利用蒙特卡羅算法模擬得到所述兩個球形細胞模型Bl和B2不同中心距離變化情況下的細胞S因子列表，根據(jù)所述細胞S因子列表對應(yīng)得到正常組織器官模型Al的細胞S因子分布數(shù)據(jù)，利用三維快速傅里葉卷積算法 3-DFFT實現(xiàn)球形器官模型A2中以細胞為單位的劑量分布計算；步驟3、計算生物有效劑量BED和總生存分數(shù)SF采用臨床文獻數(shù)據(jù)，計算得到球形器官模型A2中，以細胞為單位的生物有效劑量BED 分布，并對BED分布進行歸箱處理，計算得到球形器官模型A2的總生存分數(shù)SF ；所述球形器官模型A2中第i個細胞的BEDi按式(1)計算
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引入生物輻射敏感性參數(shù)對正常組織并發(fā)癥概率影響的方法，其特征是所述步驟2中利用蒙特卡羅算法模擬得到兩球形細胞模型Bl和B2不同中心距離情況下的細胞S因子列表的方法是建立兩個相同半徑的球形細胞模型，這兩個球形細胞模型浸潤在均勻水介質(zhì)中，以Bl作為源細胞，B2作為靶細胞，核素活性均勻分布在所述源細胞Bl中；所述源細胞Bl中心點位置是不變的，所述靶細胞B2的中心點位置按照 1 μ m的步長沿徑向變化，利用蒙特卡羅算法模擬得到不同中心點距離情況下靶細胞B2中的吸收劑量，獲得細胞S因子列表；所述細胞S因子是指醫(yī)用內(nèi)照射劑量MIRD規(guī)定當(dāng)源細胞Bl中放射性核素每秒發(fā)生一個原子核衰變時，在靶細胞B2中吸收的平均劑量；S因子的單位是 GyBcf1iT1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的引入生物輻射敏感性參數(shù)對正常組織并發(fā)癥概率影響的方法，其特征是所述步驟2中利用三維快速傅里葉卷積算法3-D FFT,實現(xiàn)球形器官模型A2中以細胞為單位的劑量分布的方法是將步驟2中得到的正常組織器官模型Al的細胞S因子分布數(shù)據(jù)作為3-D FFT的卷積核，將以細胞為單位的核素活度分布作為響應(yīng)函數(shù)，所述以細胞為單位的核素活度分布是指整個正常組織器官模型Al中，各個細胞的相對活度分布， 所述卷積核和響應(yīng)函數(shù)的卷積利用Matlab的三維快速傅里葉變換3-D FFT算法進行計算實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種引入生物輻射敏感性參數(shù)對正常組織并發(fā)癥概率影響的方法，其特征是基于簡單正常組織器官模型，計算得到器官模型的劑量和生物有效劑量BED分布，歸箱處理BED分布計算得到總生存分數(shù)SF，利用SF計算得到器官模型有效均勻劑量EUD，將NTCPLKB模型50％并發(fā)癥所對應(yīng)的廣義有效均勻劑量gEUD置換成核素50％并發(fā)癥所對應(yīng)的有效均勻劑量EUD，利用EUD模型中包含的多種輻射敏感性參數(shù)，引入輻射敏感性參數(shù)對正常組織并發(fā)癥概率的影響。本發(fā)明方法克服了現(xiàn)有NTCP LKB模型僅反映劑量變化對正常組織器官功能的損傷影響，而不能反映不同生物個體對相同劑量分布反應(yīng)差異的局限性，可為放射臨床工作者提供有價值的輻射生物學(xué)毒性預(yù)測依據(jù)。
文檔編號G06F19/00GK102542153SQ201110396298
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者徐元英, 景佳, 林輝, 程夢云, 蔡金鳳, 許良鳳 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)