[发明专利]一种纳米金属放射增敏生物等效剂量的计算方法

权利要求书

1.一种纳米金属放射增敏生物等效剂量的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将肿瘤细胞在含纳米金属颗粒的细胞培养基中培养，使肿瘤细胞充分摄入纳米金属颗粒；

(2)测量单个肿瘤细胞内的平均纳米金属含量；观测纳米金属在肿瘤细胞内的分布情况，并获得细胞与细胞核的几何形态和尺寸；

(3)结合步骤(2)的观测数据，建立肿瘤细胞的几何模型，设置模型材料；

(4)使用微观蒙特卡罗方法，模拟放射线照射步骤(2)所建立的含纳米金属的肿瘤细胞模型的过程，记录细胞核内的微观剂量分布D_NP(x,y,z)；

使用相同的射线模拟照射其他参数相同、但不含纳米金属的肿瘤细胞模型，再次记录细胞核内的微观剂量分布D_control(x,y,z)；

D_NP(x,y,z)除以D_control(x,y,z)，得到细胞核内剂量增强比的分布DER(x,y,z)；

(5)基于局部效应模型建立计算方法，依据细胞核内的DER分布预测纳米金属放射增敏的增敏率SER，进而获得纳米金属放射增敏的相对生物效应RBE；计算方法如下：

D(x,y,z)＝D_P·DER(x，y,z) (1)

SF_control＝exp[-(αD_P+βD_P²)] (3)

其中，D_P是处方剂量，DER(x,y,z)是细胞核内任一点的DER，D(x,y,z)是细胞核内任一点的增强剂量；α和β是肿瘤细胞的线性二次模型参数；分数线下的V_N代表细胞核的体积，积分符号下的V_N代表积分范围为整个细胞核，dV是积分中使用的体积微元；SF_NP和SF_control分别代表处方剂量下肿瘤细胞内有无摄入纳米金属时的细胞生存率；SER_DP是处方剂量下的增敏率；在计算RBE时以细胞生存率作为生物学终点，用SER_DP指代RBE；

纳米金属放射增敏生物等效剂量为RBE与处方剂量之积。

2.根据权利要求1所述的纳米金属放射增敏生物等效剂量的计算方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的纳米金属颗粒的粒径为1～100nm。

3.根据权利要求1所述的纳米金属放射增敏生物等效剂量的计算方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的单个肿瘤细胞内的平均纳米金属含量通过电感耦合等离子体质谱仪或核磁成像仪测量；所述的纳米金属在肿瘤细胞内的分布情况通过使用透射电镜观测，所述的细胞与细胞核的几何形态和尺寸根据透射电镜观测结果设置。

4.根据权利要求1所述的纳米金属放射增敏生物等效剂量的计算方法，其特征在于：步骤(3)中，按照步骤(2)观测到的纳米金属在细胞核和细胞质基质内的分布情况，将含金属结构的模型材料设置为金属和水的均匀混合物，或按照结构的成分设置为金属和有机物的均匀混合物；不含金属结构的模型材料设置为水或者有机物。

5.根据权利要求4所述的纳米金属放射增敏生物等效剂量的计算方法，其特征在于：含金属结构的模型材料设置为金属和水的均匀混合物，不含金属结构的模型材料设置为水。

6.根据权利要求1所述的纳米金属放射增敏生物等效剂量的计算方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的放射线由千伏级光子源产生。