【摘 要】
:
癌症是世界范围内死亡率增加的主要原因,放射治疗能够适用于治疗侵袭性肿瘤。胶质瘤是最危及生命和最常见的脑肿瘤之一,起源于神经间质细胞,具有迅速渗透到周围健康组织的能力,虽然辐射敏感性较弱,但放射治疗仍然是除手术外最有效的治疗方法。微剂量学能够对较小体积内的能量沉积随机性提供定量描述。在放射治疗中,通常无法直接获取单个肿瘤细胞或群落肿瘤对射线的吸收剂量。蒙特卡罗软件GATE能够模拟X射线与物质的相互作
论文部分内容阅读
癌症是世界范围内死亡率增加的主要原因,放射治疗能够适用于治疗侵袭性肿瘤。胶质瘤是最危及生命和最常见的脑肿瘤之一,起源于神经间质细胞,具有迅速渗透到周围健康组织的能力,虽然辐射敏感性较弱,但放射治疗仍然是除手术外最有效的治疗方法。微剂量学能够对较小体积内的能量沉积随机性提供定量描述。在放射治疗中,通常无法直接获取单个肿瘤细胞或群落肿瘤对射线的吸收剂量。蒙特卡罗软件GATE能够模拟X射线与物质的相互作用,通常将其作为获取理论数值的手段。其中微剂量学指标线能能够与双重辐射作用理论联系,在生物效应关心的微观尺度(0-1000nm)开展不同直径位点线能均值y预测对放射治疗与辐射防护具有重要意义。细胞是生物体中最基本的单位,不同类型的肿瘤细胞在照射时吸收的剂量各有不同,当辐射与胶质瘤细胞相互作用时,其物理过程和生物学过程会变得更加复杂。本文目的是以胶质瘤细胞为研究对象,结合辐射物理技术和生物学实验技术,探索面向放射治疗应用和生物效应机制探究的生物-物理细胞模型的构建方法。从研究方法和内容上,本文的主要工作是:应用辐射微剂量学理论,结合先进图像分析和数值分析技术,构建真实脑胶质瘤细胞曲面模型,开展蒙特卡罗模拟和放射生物学实验,取得辐射物理和放射生物学对比实验结果。本文首先基于蒙特卡罗软件Geant4-DNA工具包对低能电子在液态水中计算的微剂量学指标线能均值数据库,在生物效应关心的微观尺度开展不同直径位点线能剂量均值的神经网络预测模型的构建。利用MATLAB平台自编的MEA算法优化BP神经网络模型,根据经验公式,调试神经网络隐含层数与神经元个数,设置好迭代步数和训练算法,对数据库中的单能电子与谱分布电子的线能均值进行预测。模型验证预测结果与蒙特卡罗计算结果的相对误差范围为0.03%-5.98%(其中对于单能电子误差范围为0.1%-5.98%,谱分布电子的预测误差范围为0.03%-4.4%),具有较好的预测精度。并尝试使用其他不同算法的神经网络对同一组数据库进行预测,结果发现MEA-BP神经网络在预测精度与运算时间综合考虑下是最优解决方案。本文首次提出了一种胶质瘤细胞曲面模型构建方法。基于剂量分布、生物参数和医学图像的细胞曲面模型可能有助于改进放射治疗方式并优化治疗计划。通过对细胞骨架及细胞核的荧光染色,通过Leica激光共聚焦对细胞进行3D层描获取tif格式的图像,利用MATLAB平台自编程序对激光共聚焦扫描较好的单细胞初始图像进行裁剪,并将图像格式转化为含有坐标位置信息的DICOM图像,并利用Amira和Meshmixer图像处理软件对DICOM格式图像中残缺部分进行修补,并生成曲面模型。通过Spekpy软件模拟辐照中心的X射线机相同的160kV能谱,从而达到更真实的照射效果,利用蒙特卡罗软件GATE模拟X射线沿着细胞Z轴负向照射,对单细胞和群落细胞分别进行剂量分布估算。通过对X射线机模拟产生的光子数进行统计,X射线对细胞质的剂量率为48.4mGy/s,细胞核的剂量率为14.5mGy/s。在照射时间下,单细胞的细胞核沉积剂量约为外照射剂量的70%。由于2Gy作为放射治疗分割方案中的通用剂量,对群落细胞中细胞核、细胞质的剂量分布情况统计给定平均剂量2Gy,结果发现群落细胞内部剂量分布呈高斯分布,体现了剂量沉积的随机性,其中细胞核剂量集中分布在0.6-1.8Gy,细胞质剂量集中分布在0.9-2.4Gy。另外,结合蒙特卡罗剂量估算结果对放射生物效应进行了机制探索,通过生物学手段对不同剂量X射线照射(1、2、4、6、8Gy)对胶质瘤细胞产生的增殖与凋亡生物现象进行实验。并将放射生物学实验结果与物理模拟剂量分布进行讨论。随着照射剂量的增加,结果发现通过EdU对DNA标记,foci数减少,平板克隆结果显示增殖能力减弱。免疫荧光实验结果显示电离辐射造成DNA双键断裂,磷酸化H2AX表达逐渐增加,foci数增多。结合群落细胞剂量分布估算和流式细胞分析,在2Gy照射下,群落细胞在细胞核沉积的剂量主要分布在0.6-1.8Gy内,随着照射后时间的推移,胶质瘤细胞凋亡率增加并在48h达到最高为31.7%(其中早凋亡率为21.5%,晚凋亡率为10.2%),72h凋亡率仅为25.82%(其中早凋亡率为4.02%,晚凋亡率为21.8%),凋亡率逐渐降低表示细胞开始修复。本文的研究成果对拓展微剂量学和蒙特卡罗模拟在脑胶质瘤放射治疗过程中的应用有着积极促进作用。
其他文献
当代英国作家石黑一雄以对世界的深刻认知享誉,以对人性的深刻洞见见长。他曾明确表示自己的文学理想是创作对全人类都有普遍意义的文学作品,而他这种文学理想本质上就是一种世界主义。关于“世界主义”的界定:古希腊斯多葛学派确认人与人之间是共通人性的存在,人与人之间因此应当可以重建友爱乃至博爱的世界,奠基世界主义的源头,经验主义哲学家休谟基于人性的研究进而展开世界主义的蓝图。本文立足文本,以石黑一雄的八部长篇
骨质疏松症(Osteoporosis,OP)是一种系统性骨病,其特征是骨量低、骨微结构破坏和骨骼脆弱,导致骨折风险增加。随着年龄的增长,骨密度(Bone Mineral Density,BMD)、肌肉质量和力量逐渐下降。血清肌酐(Serum Creatinine,Scr)是衡量肌肉质量的稳定指标,也是衡量肾功能的重要指标。在正常生理条件下,健康受试者的血清肌酐水平相对稳定,并且与身体肌肉总量密切相
人们的实践活动,总是包含着一定的目的和意义。通过思想政治教育实践来对一定主体实践活动目的和意义的说明、宣传、教育,是人们一般实践活动中普遍采取的做法。中国共产党领导的实践活动,总是注重发挥思想政治工作的功能,从而使思想政治工作成为中国共产党的政治优势和优良传统,具有了经济工作和其它各项工作生命线的地位。毫无疑问,思想政治工作在推动脱贫攻坚的实践活动中,具有重要功能、发挥重要作用。党的十八大以来,在
土地权利分属不同的主体是我国特有的农村土地制度,宅基地因其特殊性而具有居住保障功能,本集体组织成员只要符合条件就可以无偿取得,且没有期限限制。随着社会经济结构的发展变革,农村地区农房流转的内需进一步扩大,农民对宅基地福利性功能的依赖逐渐转变为对财产功能的追求,原有的制度功能内容表现出一定的滞后性。本文以中央提出的农村土地改革为背景,在《民法典》和《土地管理法》对农村土地发面未作出本质修改的规定下,
化石燃料的过度使用造成了大量的二氧化碳(CO2)排放,严重地破坏了自然界生态系统的碳平衡。可持续动力驱动的电催化CO2还原反应(CO2RR)被认为是实现CO2减排的理想途径。但是,电催化CO2还原产物有CO、C2H4、CH3OH和C2H5OH等十余种,且存在反应稳定性不高、反应过电位高、反应产物选择性差等问题。因此,制备具有高稳定性、低过电位、选择性高的电催化剂是CO2RR研究的热点。Co基金属材
奥尔罕·帕慕克是土耳其当代作家,共创作了11部长篇小说,其小说中有着众多的副文本,这些副文本与正文本关系密切,是文本的有机组成部分,有着阐释学的价值。但由于副文本处于文本的边缘位置,和受传统的阅读视野、文本观念、文本形态等因素影响的缘故,目前学界对这方面的关注较少。因此,对帕慕克小说中的副文本进行系统研究是十分必要的。本文在结构上分为三大部分。第一部分主要对副文本理论的发展历程和价值进行了梳理,说
预约合同作为独立于本约的债权契约,在司法实践中被广泛应用,同时也引发了大量纠纷。预约合同法律效力如何、违约救济中守约方可否诉请继续履行以及损害赔偿范围如何,成为理论与司法实务争论之疑题。《民法典》合同编第495条在借鉴原《买卖合同司法解释》第2条的基础上对预约合同进行规定,也算填补了立法上之空白。但该规定仍然过于模糊,对理论与实务争论之疑题仍需通过解释加以明确。预约合同有别于本约、附条件或附期限之
近年来,在金融、反恐、环境保护等领域,抽象危险犯立法不断扩张,在风险防控领域,通过降低因果流程证明之困难,实现了刑法风险调控之功能。抽象危险犯俨然已成为立法之“宠儿”。但抽象危险犯构成要件中征表法益的行为客体构成要件要素之缺失,以及以风险预防为导向的特点,使得抽象危险犯这一立法模式本身具有一定“危险性”。基于立法上抽象危险犯的扩张态势,及学界对其“危险性”之警惕,抽象危险犯中的是否具有正当性便成为
2013年我国公司法修订后将法定资本改为认缴资本,一方面扩大了公司股东认缴出资额和出资期限的自治空间,极大地激发了投资者的创业热情;但另一方面,公司最低注册资本、首次出资比例限制的取消,也在一定程度上削弱了公司注册资本所担负的法律效用和经济功能,加剧了公司与债权人间信息不对称之局面,对债权人的债权保护难免有所缺失。当公司责任财产难以对外清偿全部到期债务,而股东出资期限又尚未届满时,如何在债权人利益
为了提高市政道路的施工水平,分析市政道路的施工特点及意义,以及施工管理存在的问题,提出了解决市政道路施工管理问题的对策,以期为同类型施工提供参考。