【摘 要】
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恶性肿瘤（癌症）作为一个严重危及人类身体健康的病症,已经多年占据我国城市居民死因的首位。目前针对恶性肿瘤的主要治疗方法是外科手术、放射治疗以及化疗。放射治疗虽是治疗恶性肿瘤的常用手段,然而常规的基于X射线和γ射线的放射疗法存在着先天的缺陷。主要原因是,放射到人体组织中的剂量分配不理想,在有效杀伤癌细胞的同时,周围健康组织也会遭受很大破坏,从而产生了明显的副作用,甚至还会产生严重的并发症;另外,对人
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恶性肿瘤（癌症）作为一个严重危及人类身体健康的病症,已经多年占据我国城市居民死因的首位。目前针对恶性肿瘤的主要治疗方法是外科手术、放射治疗以及化疗。放射治疗虽是治疗恶性肿瘤的常用手段,然而常规的基于X射线和γ射线的放射疗法存在着先天的缺陷。主要原因是,放射到人体组织中的剂量分配不理想,在有效杀伤癌细胞的同时,周围健康组织也会遭受很大破坏,从而产生了明显的副作用,甚至还会产生严重的并发症;另外,对人体深层组织肿瘤的杀伤效果不佳。而重离子则因为其独特的生物学特点和物理学特征,有特殊的深度-剂量分布,可以在杀死肿瘤细胞的同时保护周围健康组织,在放射治疗中正在得到越来越广泛的应用。为了计算治疗过程中所需的辐射剂量,需要用到辐射生物物理模型。而目前治疗中所用的模型一般还存在模型过于简单和预测不准等问题。为了能够在重离子治疗时更准确地计算所需要的辐射剂量,本课题进行了重离子辐射生物物理模型的相关研究。本文基于重离子径迹结构的特点,首先考虑了两阶段辐射损伤过程对损伤分布概率的影响,建立了基于高斯分布的径迹结构模型（ATSM-G模型）;其次,考虑到细胞损伤后有修复的能力,建立了基于Eular Gamma的径迹结构模型（ATSM-EG模型）。应用模型对真实的实验数据拟合,并从统计学的角度出发,计算了不同模型的χ~2值和p值,发现两个模型相比于经典的径迹结构模型来说,对辐照后细胞的存活率都有较好的预测效果。且ATSM-EG模型的预测效果要更优于ATSM-G模型,能够更好地描述剂量-效应曲线。本研究还计算了两个模型的相对生物学效应和生物有效剂量,以便能具体地应用到重离子治疗计划中。最后,利用ATSM-EG模型进一步计算了不同深度下的细胞的存活率。计算结果和实验观测的一致性表明,本研究所建立的模型对重离子辐照治疗肿瘤的剂量计算具有有益的借鉴和参考价值。
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