高Z纳米介质放射增敏的宏观剂量效应评价及其局限

目的:建立高Z纳米介质对X-γ射线和质子/重离子的宏观剂量增强效应模型,讨论其评价高Z纳米介质放射增敏效应的局限性。方法:基于宏观剂量学的质能吸收系数、质量阻止本领、电子阻止本领以及传能线密度(LET)概念,推导组织内均匀分布的高Z纳米介质对X-γ光子、质子或重离子的宏观剂量增强比;分析剂量增强比随射线能量、纳米介质原子序数和组织内含量的变化规律;对比放射增敏比实验研究结果,讨论宏观剂量学模型评价高Z纳米介质放射增敏效应的局限性。结果:宏观剂量学分析表明高Z纳米介质可以对X-γ射线和质子/重离子产生宏观剂量增强效应,但基于多重均匀化假设的宏观剂量增强比计算结果对实际放射增敏效应有明显低估。结论:高Z纳米介质放射增敏的准确量效关系需建立严格的微观剂量学模型评价,微观剂量学模型需要考虑四方面因素:(1)次级电子局域剂量分布;(2)纳米颗粒非均匀团聚分布;(3)纳米颗粒亚细胞分布;(4)局域剂量的自由基效应。