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硼中子俘获治疗中光子有效剂量评估
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最近，对确定硼中子俘获疗法生物学效应的当前方法提出了质疑，并提出了基于光子等有效剂量的更准确的框架。在这项工作中，我们得出了该数量的一阶近似值。新方法消除了当前方法的主要缺点，它基于新的加权因子，这些加权因子是真实常数，但可以从有关现有加权因子的已发布数据中进行评估。除此之外，我们应用形式主义将其与分段常规放射治疗进行比较，为此，从临床实践中可以获得很多知识。作为应用，估计了用于脑肿瘤的BNCT治疗的光子等效剂量。
硼中子俘获治疗最近显示出非常令人鼓舞的结果，现在正面临复兴，预计不久将引入新一代基于加速器的BNCT中心。由于来自加速器的中子束光谱可以在基于反应堆的系统中发生很大变化，因此对剂量计划程序进行修订是合适的。
在目前的BNCT临床研究中，物理剂量被计算为三个贡献的总和：中子剂量，Dn硼剂量DB，以及伽玛剂量，Dγ。中子剂量通常分为：快速剂量，Df由能量大于0.5eV和热剂量的中子产生的次级粒子产生，Dt，用于能量低于0.5eV的中子。后者主要由14N反应控制，有时也称为氮剂量，尽管能量主要是由喷出的质子传递的。从热中子的氢捕获中获得的2.224MeV光子的剂量贡献不包括在内Dt并包含在Dγ。
目前wi在放射生物学实验中确定了这些因子，尽管它们取决于那些实验的存活分数，但仍将它们假定为常数。例如，wf和wt对于体内克隆形成的神经胶质肉瘤细胞存活率为1％，获得了针对肿瘤的3.2分之1，但是对于其他存活分数，该值在2.8至3.5之间变化。光子加权因子进行了系统视为一个，虽然这对于由于BNCT较小光子剂量率的这个值的证据。硼权重因子是一种与化合物有关的因子，也称为CBE，它是通过从总射束效应中减去并将其余成分的生物效应与假定的γ值合并而成的。这样，可以补偿其他系数的任何不足。这些因素可以可靠地应用于其他光束，这些光束的不同剂量条件类似于wB获得因子。但是，对于新提出的基于加速器的中子源，不同的中子束可能并非如此。特别是，对于第一个正在进行临床试验的基于加速器的中子源，京都的C-BENS，据报道，其对中子束的超热束存在重要差异。反应堆根据9Be反应，此源显示的光谱在比典型反应堆源更高的超热能处具有最大值，这可能导致Df和Dt在不同的深度。同样，对于在阈值附近的7Li反应，已测量出一个光谱，该光谱的光谱的高能尾巴终止于MeV范围以下。这受反应运动学的限制，该运动学排除了MeV范围内的中子能量，这与反应堆中子的尾部完全不同。因此，相对贡献Df可以有所不同。
不同剂量成分之间的协同作用也被忽略，据估计，对于GS9L肉瘤细胞系，该效应为光子等效剂量的7％。但是，作用βiγ分量的系数，尤其是参考光子辐射的系数，占了光子等效有效剂量和RBE加权剂量的当前形式之间更高得多的差异的大部分，它们都包含在当前形式中。这种近似旨在使用可用的实验数据，但对于协同作用尚不完全确定。
我们假设伽玛剂量和参考辐射的放射生物学系数被称为αp,βp可以从有关常规放射疗法放射生物学的大量文献中获得。尽管此假设将在形式主义描述中继续进行，但稍后将提供在数据可用时为BNCT伽玛分量包括特定参数的可能性。
为了与常规光子放射生物学数据的使用保持一致，Lea-Catcheside因子对于单次治疗，参考辐射的假定为1，并且1/n用于分阶段治疗n会话之间的时间较长的会话。此外，GBNCT治疗的γ成分的最大因子近似为1，但是如果将来采用不同的值，则可以将其引入我们的形式主义中，如下所述，其中还将显示剂量减少因子如何用于该组件，因为它已经被一些作者提出，也可以并入。这些选项允许考虑比较中两次光子辐照的不同剂量率效应。
BNCT的放射生物学目前正处于复兴之中，其中称重剂量的概念已被光子等效剂量取代。为了从放射生物学数据中计算出这一数量，一些研究人员提出了一种重写最简单的光子等效有效剂量模型的方法。介绍了目前在BNCT中使用的RBE和CBE因子。它基于LQ模型和剂量无关的加权因子，并且还可以将BNCT治疗与常规分级光子治疗进行比较。如果使用LQ模型减去了伽马剂量的生物学效应，则可以从当前的加权因子中估算出新定义的因子。由于大多数分析数据并非如此，因此我们建议应进行新的放射生物学实验，并建议将新数据制成表格Wi与剂量或存活分数无关的因素。
尽管目前使用形式主义的缺点，但两种方法在基于反应堆的中子源进行的临床试验中的差异很小，并且目前的计算已经证实了先前治疗的质量。但是，在新的中子设施中进行治疗的情况可能并非如此，因为这些地方的相对剂量贡献可能会发生变化。在任何情况下，确定光子等效剂量的改进都可能导致更好的治疗效果。重要的是要记住，BNCT治疗中还有其他不确定性来源，这不是这项工作的范围，尤其是肿瘤和中子场下不同健康组织中的硼分布，
在此形式主义中可能起作用且已被忽略的主要影响是修复机制和不同组件之间的协同作用。它们包括在光子等有效剂量的形式主义中，为了获得该方程中涉及的参数，我们建议应在相对剂量贡献显着不同的不同设置下进行实验，以避免准线性依赖性不确定性。例如，为了研究协同效应，需要用纯中子，光子和同时用两种辐射进行辐照，就像在实验中所做的那样。但是，可用的数据仍然不是结论性的，更多的实验将有助于量化这种影响。因此，我们认为我们的形式主义代表了一些形式主义的中间步骤，尽管后者的应用应该是BNCT放射生物学的未来目标，并且应该进行精确实验以准确获取所需数据执行。例如，先前提到的某个研究所的冷中子线PF1b等纯中子束，其中γ污染可忽略不计，可以将其与不同的产生γ的介质结合使用，以照射不同的细胞系。
总之，在该模型中，提出了一种简单的方法来解决BNCT治疗的光子等效剂量。这可以看作是专家的更精确形式主义的一阶近似，保持了先前方法的简单性，但仅将LQ模型纳入了BNCT中的光子剂量成分和参考光子辐照，使用等式时。与单光子辐照进行比较。进行分级治疗。在本研究中提出的模型更准确地利用了可用的放射生物学知识，但是在知道足够的数据以减少对不同组织的反应的不确定性之前，应谨慎进行预测。 |
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