胃癌单克隆抗体的硼化及其硼中子俘获治疗效应

胃癌单克隆抗体MGb2与硼化物Cs_2~(10)B_(12)H_(11)SH通过马来酰亚胺苯甲酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯反应交联,每个单抗分子连接220个~(10)B原子。硼化抗体与人胃癌细胞SGC-7901孵育2h,可结合2.6×10~9 ~(10)B/细胞,是正常人胚肺细胞SL7的5.2倍,达到BNCT所需浓度。用~(125)Ⅰ标记MGb2-~(10)B,腹腔注射荷人胃癌裸鼠(SWISS DF nu/nu,370 KBq/只),第5天肿瘤摄取为10.14％1D/g,显著高于正常鼠IgG-~(10)B(1.19％ID/g),(P<0.01)。SPECT放射免疫显像可见~(125)Ⅰ-MGb2-~(10)B在肿瘤部位明显的放射性浓集,而胸腹腔放射性少。MGB2-~(10)B处理的胃癌细胞经49-2型核反应堆热中子照射(3.12×10~(11)n/cm~2,γ-射线0.84Gy),存活率30％,显著低于未照射组和非特异硼化物组(P<0.001),显示出导向硼中子俘获治疗效应。     

用于硼中子俘获治疗的加速器超热中子源靶的设计

提出适合硼中子俘获治疗加速器^7Li(p,n)^7Be反应中子源一 个金属锂靶的设计，并对中子产额进行了计算。用MonteCarlo的方法研究了中子在水中的慢化和反射层对中子能谱的影响。结果表明，在这种几何结构下^7Li(p,n)^7Be反应产生的中子经过5cm的水层慢化后可作为硼中子俘获治疗的超热中子源。     

胃癌免疫脂质体导向硼中子俘获治疗的实验研究

本文报告应用胃癌免疫脂质体包裹同位素~(10)B进行胃癌硼中子俘获治疗(BNCT)的初步研究。H_3 ~(10)BO_3和(Et_4N)_2~(10)B_(10)H_(10)分别包入脂质体,连接抗人胃癌单克隆抗体MGb_2,包裹率分别为5.3％和8.2％,平均每一脂质体可包入7.5×10_4和1.2×10_5个~(10)B原子,结合50分子抗体。免疫荧光和ELISA证实抗体活性保持80％～90％。两种免疫脂质体对胃癌细胞KATO Ⅲ的结合达7.6×10~9和5.5×10~9 ~(10)B/细胞,是正常细胞的23和27倍,均达到BNCT所需浓度(1×10_9 ~(10)B/细胞)。直接包裹~(10)B原料H_3~(10)BO_3,降低了成本。结果表明,制备的免疫脂质体对~(10)B具有较好的导向作用,可能用于胄癌的硼中子俘获治疗。     

Geant4中不同物理列表对硼中子俘获治疗剂量分布的影响

Geant4是基于C++编写的开源蒙特卡洛模拟软件,提供多种包含中子与物质相互作用的物理列表。本研究采用Geant4提供的几种物理列表,对沿中子束方向的总吸收剂量、硼剂量和非硼剂量深度分布进行计算,并与FLUKA进行比较,模拟中子能量从0.025 3 eV到10 MeV。对于整个模拟中子能段,结果显示添加S（α, β）热模型的高精度中子物理列表（Geant4_HP_T）在总吸收剂量、硼剂量和非硼剂量深度分布上均与FLUKA符合很好,初步验证了Genat4能应用于硼中子俘获治疗（BNCT）相关研究。对于低能中子（<1 MeV）,S（α, β）热模型对BNCT剂量深度分布的影响较大,QBBC和QGSP_BERT不适用于BNCT剂量分布计算。     

Geant4中不同细胞模型和物理过程在硼中子俘获治疗中的研究

目的:在硼中子俘获治疗(NBCT)中,细胞内的剂量分布常常利用蒙特卡罗模拟进行评估。在这个过程中,细胞模型的建立及带电粒子与物质相互作用的物理过程的选用会对结果产生影响。通过对比不同细胞模型以及物理过程之间的差异来提高Geant4在BNCT中模拟的正确性。方法:利用Geant4模拟了BNCT中产生的α粒子和7Li粒子在真实细胞模型和简单细胞模型中选用Penelope Physics和Livermore Physics物理过程时的射程、细胞核中的平均比能和单事件谱。结果:比较了射程、细胞核中的平均比能和单事件谱在不同细胞模型和物理过程中的模拟结果,结果表明两种物理过程的模拟结果一致;而在不同的细胞模型中的射程、平均比能的最大差异分别为8.3%和26%,单事件谱最高峰位的最大差异为25%。结论:Geant4在BNCT中的模拟可以使用任意两个物理过程,而细胞模型的选用则需仔细考虑。研究结果为Geant4在BNCT模拟时选用哪种细胞模型与物理过程提供参考,提高了模拟的正确性。     

对-硼烷苯丙氨酸与聚乙烯醇结合增强杀伤癌细胞效果

据Nomoto T 2020年1月22日[Sci Adv,2020,6(4):eaaz1772-eaaz1772.]报道,日本东京理工大学、京都大学和纳米医学创新中心(iCONM)的研究人员通过将对-硼烷苯丙氨酸(BPA)与聚乙烯醇(PVA)结合生产PVA-BPA复合物,改善了目前的硼中子俘获疗法(BNCT)治疗效果,该复合物在细胞中保留的时间更长,增强了其的杀癌潜力。关于癌症生物学知识的日益增长促进了靶向杀伤癌细胞的许多治疗策略的诞生。其中包括一种叫做BNCT的放射疗法,该方法将硼导入癌细胞中并将其暴露于中子射线下,使其发生核裂变,从而杀死癌细胞。如果临床医生可以确保硼仅存在于癌细胞中,那么他们可以特异性地仅破坏癌细胞而不损害人体的正常细胞。     

图像增强下基于生成对抗网络和卷积神经网络的CT与MRI融合方法

针对多模态医学图像融合中的重要特征丢失、细节表现不突出和纹理不清晰等问题,提出一种图像增强下使用生成对抗网络（GAN）和卷积神经网络（CNN）进行电子计算机断层扫描（CT）图像与磁共振成像（MRI）图像融合的方法。生成器针对高频特征图像,双鉴别器针对逆变换后的融合图像;高频特征图像通过GAN模型进行特征融合,低频特征图像通过基于迁移学习的CNN预训练模型进行特征融合。实验结果表明,与当前先进融合算法相比,所提方法在主观表现上纹理细节特征更加丰富,轮廓边缘信息更加清晰突出;在客观指标评估中,融合质量评价指标（QAB/F）、信息熵（IE）、空间频率（SF）、结构相似性（SSIM）、互信息（MI）和融合视觉信息保真度（VIFF）等关键指标比其他最佳测试结果分别提高了2.0%、6.3%、7.0%、5.5%、9.0%和3.3%。融合后图像可以有效地应用于医学诊断,进一步提高诊断效率。     

基于微剂量学蒙特卡罗模拟的重离子生物有效剂量精确计算方法

目的:在蒙特卡罗（MC）模拟当中引入理想组织等效正比计数器（Ideal TEPC）,并结合微剂量动力学模型（MKM）精确计算重离子生物有效剂量。方法:采用Ideal TEPC与MC模拟方法对能量为330 MeV/u具有6 cm展宽Bragg峰（SOBP）的碳离子束生物有效剂量进行计算。结果:优化得到MKM模型的参数为:[α0=0.12 Gy-1],rd=0.39 μm,Rn=3.7 μm。对于能量为330 MeV/u具有6 cm SOBP碳离子束生物有效剂量的计算显示:基于MKM模型计算的生物有效剂量与碳离子放射治疗计划系统（ciPlan）中的生物有效剂量具有较好的一致性,二者偏差随深度的增加而增大,在坪区、SOBP前端、SOBP中点、SOBP后端、尾区的偏差分别为0.3%、1.7%、2.7%、4.9%、10.3%。结论:Ideal TEPC结合MC模拟能够准确计算重离子的生物有效剂量,有效避免TEPC壁引起的辐射场畸变,结构材料所产生的[δ]电子对线能谱的影响,以及实验中位置的偏差,具有良好的移植性。     

基于蒙特卡洛方法和数字体模的质子治疗设施屏蔽优化设计

目的:评估采用蒙特卡洛（MC）模拟方法和中国科学技术大学数字人体模型（USTC体模）在质子治疗设施中的辐射屏蔽优化设计。方法:使用MC模拟方法和USTC体模计算数字体模处于不同位置时在不同部位的当量剂量率（EDR）,对安徽省合肥市离子医学中心（HIMC）的新型质子治疗设施的屏蔽设计进行评估,并将其与采用经验公式计算得出的EDR进行比较。结果:使用铁靶时,经验公式计算得出的EDR值比MC模拟方法得到的结果偏高27.6倍;使用水靶时,经验公式计算结果较MC模拟结果高36.6倍,说明使用经验公式进行屏蔽计算将使得剂量被高估,从而导致成本增加,不符合辐射防护最优化原则。结论:利用USTC体模对质子治疗设施进行基于MC模拟的屏蔽计算可以得到更加准确和优化的结果。     

利用蒙特卡罗模拟评估空气间隙对点扫描质子治疗的剂量影响

目的:利用蒙特卡罗模拟探究空气间隙对点扫描质子治疗的剂量影响。方法:利用通用蒙特卡罗程序Geant4平台构建使用射程移位器的治疗头末端的点扫描质子束流模型,并进行验证。模拟计算不同能量、不同射程移位器、不同束斑尺寸、不同束斑数目在不同空气间隙条件下的质子束流在水模体中的剂量沉积,并通过获得的积分深度剂量生成剂量修正因子对剂量的差异进行比较。结果:不同空气间隙会造成剂量损失,随空气间隙增大而增大,随水模体中深度增加而减小。对于能量更高的射束和使用水等效厚度更薄的射程移位器,剂量损失越大。束斑尺寸改变和束斑数目增加较少时造成的剂量损失与同条件下单一束流无显著差别。结论:当使用射程移位器、肿瘤位置较浅、空气间隙较大时,建议建立剂量修正因子数据库应用于治疗计划系统对剂量进行修正。     

基于放射性药物18F-AV45的PET-CT图像的脑组织内照射吸收剂量蒙特卡罗计算

目的:计算放射性药物18F-AV45在人体头部时,头部及其各组织和器官的吸收剂量。方法:采集5名患者的PET-CT图像,首先利用蒙特卡罗软件GATE计算头部区域单位衰变数的吸收剂量,然后利用生物动力学模型计算出头部区域的累积衰变数并求得头部吸收剂量,最后分割头部CT图像各组织和器官并计算其吸收剂量。结果:5名患者头部单位衰变数的吸收剂量分别为4.29×10-6、4.48×10-6、4.39×10-6、4.49×10-6、4.29×10-6 mGy/（MBq[?s）,蒙特卡罗模拟平均统计误差为2.6％,头部累积的吸收剂量分别为0.39、0.59、1.17、1.01、0.71 mGy,计算了4号患者头部的12个组织和器官的平均吸收剂量。结论:实现了放射性药物18F-AV45在人体头部时,头部及各组织和器官的吸收剂量的计算。