第５８卷第４期原子能科学技术Vol．５８,No．４２０２４年４月AtomicEnergyScienceandTechnologyApr．２０２４重离子相对生物效应的双尺度模拟方法比较研究胡子仪１,２,邱睿１,２,∗,陈宜正４,胡安康１,２,武祯１,３,张辉１,２,李君利１,２(１．清华大学工程物理系,北京１０００８４;２．清华大学粒子与辐射成像教育部重点实验室,北京１０００８４;３．同方威视技术股份有限公司,北京１０００８４;４．斯坦福大学放射肿瘤系,美国斯坦福９４３０５)摘要:重离子放射治疗是一种重要的癌症治疗手段,准确评估重离子的辐射生物效应对于提高粒子放疗的精细化水平具有重要意义.本研究基于双尺度剂量学方法和蒙特卡罗模拟,从宏观和微观两个尺度对１２C离子的相对生物效应(RBE)进行对比分析.本研究采用宏观的细胞存活线性平方模型(LQ)和微观的微剂量动力学模型(MKM)计算两个尺度的１２C离子RBE在体内的分布.蒙特卡罗模拟２９０MeV/u的展宽１２C离子束在水模型内的宏观剂量及传能线密度(LET)分布,进而计算宏观１２C离子RBE.同时统计不同位置处体素内的粒子谱信息,并作为二次源项进行微剂量线能谱的模拟,进而计算微观尺度的１２C离子RBE.结果显示,１０％细胞存活分数对应的物理剂量水平下,坪区两个尺度１２C离子RBE计算结果差异为１６％,在布拉格峰处差异为２５％.本研究提出了一种计算相同照射情况下宏观和微观两种尺度重离子RBE的模拟方法,并为重离子RBE模型的改进和临床应用提供参考.关键词:重离子放疗;相对生物效应;双尺度剂量学;双尺度蒙特卡罗模拟中图分类号:TL９９文献标志码:A文章编号:１０００Ｇ６９３１(２０２４)０４Ｇ０８９６Ｇ０７收稿日期:２０２３Ｇ０５Ｇ２０;修回日期:２０２３Ｇ１０Ｇ３１基金项目:国家重点研发计划(２０２１YFF０６０３６００);国家自然科学基金(１１８７５０３６)∗通信作者:邱睿doi:１０．７５３８/yzk．２０２３．youxian．０３６３MacroＧandMicroＧscaleDoseSimulationofHeavyIonRelativeBiologicalEffectivenessHUZiyi１,２,QIURui１,２,∗,CHENYizheng４,HUAnkang１,２,WUZhen１,３,ZHANGHui１,２,LIJunli１,２(１．DepartmentofEngineeringPhysics,TsinghuaUniversity,Beijing１０００８４,China;２．KeyLaboratoryofParticleandRadiationImagingofMinistryofEducation,TsinghuaUniversity,Beijing１０００８４,China;３．NuctechCompanyLimited,Beijing１０００８４,China;４．DepartmentofRadiationOncology,Sta...
