放射生物學方程式
有絲分裂指數:[ 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}}}}
標記指數 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}}}}
生長分數 G F = L I M I {\displaystyle GF={LI \over MI}}
腫瘤體積倍增時間 T d {\displaystyle T_{d}}
潛在倍增時間 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}}}
細胞丟失因子 C L F = 1 − T p o t T d {\displaystyle CLF={1-{T_{pot} \over T_{d}}}}
Gompertzian 生長[ 2] :475 逐漸減緩 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 期持續時間
T c {\displaystyle T_{c}} = 細胞週期持續時間(所有階段的總持續時間)
λ {\displaystyle \lambda } = 細胞分佈不均勻的校正因子
T s {\displaystyle T_{s}} = S 期持續時間
V {\displaystyle V} = 腫瘤體積
V 0 {\displaystyle V_{0}} = 原始腫瘤體積
t {\displaystyle t} = 時間
A {\displaystyle A} , B {\displaystyle B} = 常數
鋪板效率 P E = Number of colonies counted Number of cells seeded {\displaystyle PE={{\text{Number of colonies counted}} \over {\text{Number of cells seeded}}}}
存活分數 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}}}
不區分死亡方式(有絲分裂 vs 凋亡)
存活分數(單靶點 - 單擊中):[ 3] S F = exp ( − D D 0 ) {\displaystyle SF=\exp \left({-D \over D_{0}}\right)}
存活分數(多靶點 - 單擊中) S F = 1 − ( 1 − exp [ − D D 0 ] ) n {\displaystyle SF=1-{\left(1-\exp \left[{-D \over D_{0}}\right]\right)}^{n}}
準閾值劑量:[ 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} = 劑量
D 0 {\displaystyle D_{0}} =使存活比例下降至37%的劑量
n {\displaystyle n} =外推數, D 0 {\displaystyle D_{0}} 劑量殺死所有細胞所需的次數
D 10 {\displaystyle D_{10}} =使 SF 下降至 10% 的劑量
N {\displaystyle N} =分數的數量
單次劑量 d {\displaystyle d} 下細胞存活比例:[ 1] :228 [ 5] :31 S F d = exp ( − α d − β d 2 ) {\displaystyle SF_{d}=\exp \left(-\alpha d-\beta d^{2}\right)}
分數 N {\displaystyle N} 下細胞存活比例:[ 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]}
生物學有效劑量(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 輻射的 BED(RBE 調整):[ 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(時間調整):[ 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]}}
等效劑量:[ 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 分數等效劑量 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} =分數的數量
d {\displaystyle d} =劑量
α {\displaystyle \alpha } =線性係數,反映細胞放射敏感性
β {\displaystyle \beta } =二次係數,反映細胞修復機制
T k {\displaystyle T_{k}} =起始時間或開始時間
T p {\displaystyle T_{p}} =平均細胞數量倍增時間
D {\displaystyle D} =總吸收劑量
W IsoE {\displaystyle W_{\text{IsoE}}} =加權因子
腫瘤控制機率 (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} =分數的數量
線效能量轉移 (LET):[ 9] :106 L E T = d E d l {\displaystyle LET={\operatorname {d} E \over \operatorname {d} l}}
輻射型別
LET (keV/μm)
鈷-60 光子
0.2
250 kVp 光子
2.0
150 MeV 質子
0.5
10 MeV 質子
4.7
14 MeV 中子
100
18 MeV 碳離子
108
2.5 MeV α粒子
166
75 MeV 氬離子
250
2 GeV 鐵離子
1000
最佳 RBE 作為 LET 的函式,在 100 keV/μm 處
d E {\displaystyle \operatorname {d} E} =區域性傳遞給介質的平均能量
d l {\displaystyle \operatorname {d} l} =軌跡長度
相對生物效應 (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射線劑量
D r {\displaystyle D_{r}} =產生與 D 250 {\displaystyle D_{250}} 相同生物效應所需的測試輻射劑量
氧增強比:[ 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
質子 3
中子 1.6
帶電離子 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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