放射生物学方程式
有丝分裂指数:[ 1] :252 M I = Number of mitoses Number of cells = λ × T m T c {\displaystyle MI={{\text{Number of mitoses}} \over {\text{Number of cells}}}={\lambda \times {T_{m} \over T_{c}}}}
标记指数 L I = Number labeled Number of cells = λ × T s T c {\displaystyle LI={{\text{Number labeled}} \over {\text{Number of cells}}}={\lambda \times {T_{s} \over T_{c}}}}
生长分数 G F = L I M I {\displaystyle GF={LI \over MI}}
肿瘤体积倍增时间 T d {\displaystyle T_{d}}
潜在倍增时间 T p o t = T c G F = λ × T s L I {\displaystyle T_{pot}={T_{c} \over GF}={\lambda \times {T_{s} \over LI}}}
细胞丢失因子 C L F = 1 − T p o t T d {\displaystyle CLF={1-{T_{pot} \over T_{d}}}}
Gompertzian 生长[ 2] :475 逐渐减缓 V = V 0 × exp [ A B × ( 1 − exp [ − B t ] ) ] {\displaystyle V=V_{0}\times \exp {\left[{{A \over B}\times {\left(1-\exp {\left[-Bt\right]}\right)}}\right]}}
小 t(早期) V = V 0 × exp ( A t ) {\displaystyle V=V_{0}\times \exp \left(At\right)}
大 t(晚期) V = V 0 × exp ( A B ) {\displaystyle V=V_{0}\times \exp \left({A \over B}\right)}
T m {\displaystyle T_{m}} =M 期持续时间
T c {\displaystyle T_{c}} = 细胞周期持续时间(所有阶段的总持续时间)
λ {\displaystyle \lambda } = 细胞分布不均匀的校正因子
T s {\displaystyle T_{s}} = S 期持续时间
V {\displaystyle V} = 肿瘤体积
V 0 {\displaystyle V_{0}} = 原始肿瘤体积
t {\displaystyle t} = 时间
A {\displaystyle A} , B {\displaystyle B} = 常数
铺板效率 P E = Number of colonies counted Number of cells seeded {\displaystyle PE={{\text{Number of colonies counted}} \over {\text{Number of cells seeded}}}}
存活分数 S F = Number of colonies counted Number of cells seeded × P E {\displaystyle SF={{\text{Number of colonies counted}} \over {\text{Number of cells seeded}}\times {PE}}}
不区分死亡方式(有丝分裂 vs 凋亡)
存活分数(单靶点 - 单击中):[ 3] S F = exp ( − D D 0 ) {\displaystyle SF=\exp \left({-D \over D_{0}}\right)}
存活分数(多靶点 - 单击中) S F = 1 − ( 1 − exp [ − D D 0 ] ) n {\displaystyle SF=1-{\left(1-\exp \left[{-D \over D_{0}}\right]\right)}^{n}}
准阈值剂量:[ 4] D q = D 0 × ln n {\displaystyle D_{q}=D_{0}\times \ln n}
D 10 = 2.3 × D 0 {\displaystyle D_{10}=2.3\times D_{0}}
S F single-hit N = S F multi-hit {\displaystyle {SF_{\text{single-hit}}}^{N}=SF_{\text{multi-hit}}}
D {\displaystyle D} = 剂量
D 0 {\displaystyle D_{0}} =使存活比例下降至37%的剂量
n {\displaystyle n} =外推数, D 0 {\displaystyle D_{0}} 剂量杀死所有细胞所需的次数
D 10 {\displaystyle D_{10}} =使 SF 下降至 10% 的剂量
N {\displaystyle N} =分数的数量
单次剂量 d {\displaystyle d} 下细胞存活比例:[ 1] :228 [ 5] :31 S F d = exp ( − α d − β d 2 ) {\displaystyle SF_{d}=\exp \left(-\alpha d-\beta d^{2}\right)}
分数 N {\displaystyle N} 下细胞存活比例:[ 5] :31 S F N = ( exp [ − α d − β d 2 ] ) N = exp [ − α D − β D d ] {\displaystyle SF_{N}={\left(\exp \left[-\alpha d-\beta d^{2}\right]\right)}^{N}=\exp \left[-\alpha D-\beta Dd\right]}
生物学有效剂量(相同 RBE):[ 1] :230 B E D α β = N × d × [ 1 + d ( α β ) ] {\displaystyle BED_{\alpha \over \beta }=N\times d\times \left[1+{d \over {\left({\alpha \over \beta }\right)}}\right]}
高 LET 辐射的 BED(RBE 调整):[ 4] :268 B E D H = N × d × [ R B E m a x + d ( α β ) ] {\displaystyle BED_{H}=N\times d\times \left[RBE_{max}+{d \over {\left({\alpha \over \beta }\right)}}\right]}
BED(时间调整):[ 6] B E D t i m e = N × d × [ 1 + d ( α β ) ] − 0.693 α × T p × [ T − T k ] {\displaystyle BED_{time}=N\times d\times \left[1+{d \over {\left({\alpha \over \beta }\right)}}\right]-{0.693 \over \alpha \times T_{p}}\times {\left[T-T_{k}\right]}}
等效剂量:[ 7] [ 8] D IsoE = D × W IsoE {\displaystyle D_{\text{IsoE}}=D\times W_{\text{IsoE}}} D 2 = D 1 × [ d 1 + α β d 2 + α β ] {\displaystyle D_{2}=D_{1}\times \left[{{d_{1}+{\alpha \over \beta }} \over {d_{2}+{\alpha \over \beta }}}\right]}
2 Gy 分数等效剂量 E Q D 2 = N × d × d + α β 2 + α β {\displaystyle EQD_{2}=N\times d\times {{d+{\alpha \over \beta }} \over {2+{\alpha \over \beta }}}}
N {\displaystyle N} =分数的数量
d {\displaystyle d} =剂量
α {\displaystyle \alpha } =线性系数,反映细胞放射敏感性
β {\displaystyle \beta } =二次系数,反映细胞修复机制
T k {\displaystyle T_{k}} =起始时间或开始时间
T p {\displaystyle T_{p}} =平均细胞数量倍增时间
D {\displaystyle D} =总吸收剂量
W IsoE {\displaystyle W_{\text{IsoE}}} =加权因子
肿瘤控制概率 (TCP) T C P = Number of colonies counted Number of cells seeded × P E {\displaystyle TCP={{\text{Number of colonies counted}} \over {\text{Number of cells seeded}}\times {PE}}} T C P = exp [ − λ ] {\displaystyle TCP=\exp \left[-\lambda \right]} T C P = exp [ − N 0 × exp ( − α D − β d D ) ] {\displaystyle TCP=\exp \left[-N_{0}\times \exp \left(-\alpha D-\beta dD\right)\right]} T C P = S F 2 N {\displaystyle TCP={SF_{2}}^{N}}
N {\displaystyle N} =分数的数量
线性能量转移 (LET):[ 9] :106 L E T = d E d l {\displaystyle LET={\operatorname {d} E \over \operatorname {d} l}}
辐射类型
LET (keV/μm)
钴-60 光子
0.2
250 kVp 光子
2.0
150 MeV 质子
0.5
10 MeV 质子
4.7
14 MeV 中子
100
18 MeV 碳离子
108
2.5 MeV α粒子
166
75 MeV 氩离子
250
2 GeV 铁离子
1000
最佳 RBE 作为 LET 的函数,在 100 keV/μm 处
d E {\displaystyle \operatorname {d} E} =局部传递给介质的平均能量
d l {\displaystyle \operatorname {d} l} =轨迹长度
相对生物效应 (RBE):[ 9] :115 R B E = D 250 D r {\displaystyle RBE={D_{250} \over D_{r}}}
D 250 {\displaystyle D_{250}} =250 kVp X射线剂量
D r {\displaystyle D_{r}} =产生与 D 250 {\displaystyle D_{250}} 相同生物效应所需的测试辐射剂量
氧增强比:[ 1] :237 O E R = dose in hypoxic cells dose in aerated cells to cause same effect {\displaystyle OER={{\text{dose in hypoxic cells}} \over {\text{dose in aerated cells to cause same effect}}}}
OER 值光子 3
质子 3
中子 1.6
带电离子 1
α 粒子 1
Initial proportion of hypoxic cells = SF aerated SF hypoxic {\displaystyle {\text{Initial proportion of hypoxic cells}}={{\text{SF aerated}} \over {\text{SF hypoxic}}}}
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