从微剂量学到纳米剂量学——连接放射生物和辐射物理的桥梁.pdf

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1、第31卷第3期生物医学工程学杂志Vo1．3lNo．32014年6月JournalofBiomedicalEngineeringJune2014从微剂量学到纳米剂量学——连接放射生物和辐射物理的桥梁傅玉川1综述李平审校1(四川大学华西医院放射物理技术中心，成都610041)2(四川大学华西医院肿瘤放疗科，成都610041)摘要：本文描述了辐射与生物体相互作用的宏观量和微观量之间的联系，介绍了从微剂量学到纳米剂量学的发展趋势和最新成果，以及测量、计算其中的微观物理量的方法；探讨了微剂量学和纳米剂量学与辐射生物学之间的关系，以及它们在辐射防护和放射治疗等应用中存在的问题和未来进一步发

2、展的方向。关键词：微剂量学；纳米剂量学；微观量；宏观量；生物效应中图分类号R114．1文献标志码ADOI：10．7507／1O0卜5515．2Ol4Ol31FromMicrodosimetrytoNanodosimetry‘_--theLinkbetweenRadiobiologyandRadiationPhysicsFUYuchuanLIPing~1(DepartmentoJRadiationPhysiesandTechnology，WestChinaHospital，SichuanUniversity，Chengdu610041，China)2(DepartmentoJRa

3、diationOncology，WestChinaHospital，SichuanUniversity，Chengdu610041，China)Abstract：Thelinkbetweenmicro—andmacro—parametersforradiationinteractionsthattakeplaceinlivingbiologicalsystemsisdescribedinthispaper．Meanwhilerecentprogressanddevelopmentinmierodosimetryandnanodosimetryareintroduced，incl

4、udingthemethodstomeasureandcalculatethesemicro—ornano—parameters．Therelationshipbe—tweenradiobiologyandphysicalquantitiesinmicrodosimetryandnanodosimetrywaspresented．Boththecurrentproblemsontheirapplicationsinradiationprotectionandradiotherapyandthefuturedevelopmentdirectionarepro—posed．Keyw

5、ords：microdosimetry；nanodosimetry；micro—parameters；macro—parameters；biologyeffect射生物效应而言，能量的吸收无论在空间还是在时引言间上都有可能是不均匀的。针对生物体基本单位一辐射与物质的相互作用理论，是在上世纪由著细胞的辐射损伤包括细胞失活¨4]、染色体畸变[5]、微名物理学家Bohr、Bethe、Heitler和Fanol1刮等建立核诱变_6]、致瘤性转变l_7]和DNA双链断裂[。等，它起来的，它一直支撑着最前沿的物质结构学科～从们都可以通过一定的生物学实验进行测量。大量的高能物理、大气空间物理

6、和天体物理学、电子束光刻生物效应实验证明，吸收相同剂量引起的生物效应和材料分析技术(如电子显微镜、x射线光谱仪)到会因电离辐射能量沉积的微观分布不同而有差别，生物医学工程等一系列最先进的技术和应用。但是即决定生物效应的因素不仅仅是受照器官或组织中在医学应用中，如影像和放射治疗，涉及到的是生物沉积的平均能量，更重要的是与这些能量沉积在时系统内发生的电磁相互作用，由辐射粒子激发和电间和微观空间中的分布情况有关。为了严密地了解离生物体分子引起的辐射效应(即放射生物学效细胞初级辐射损伤的物理本质，并解释影响这种损应)，性质与其他应用相比，有着显著的不同。伤出现或者补偿的条件，微剂量学和

7、纳米剂量学应描述辐射与物质相互作用的基本量是吸收剂运而生并逐步发展[9。量，即每单位质量体积中沉积的平均能量。而对辐本文将从描述辐射与生物体相互作用的宏观量生物医学工程学杂志第31卷和微观量之间的联系说起，介绍从微剂量学到纳米来表征。剂量学的发展趋势和最新成果，并介绍测量、计算其用符号L表示的LET，在ICRU报告60_】3]中中微观物理量的方法，最后探讨微剂量学、纳米剂量被定义为一个非随机量。它是dE和z的商，其中学与辐射生物学之间的关系，以及它们在辐射防护E是带电粒子在遍历一个距离Z过程