Clinically relevant nanodosimetric simulation of DNA damage complexity from photons and protons.
Clinically relevant nanodosimetric simulation of DNA damage complexity from photons and protons.
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DOI：
10.1039/c8ra10168j
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发表时间：
2019-02-22
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Merchant, M. J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Henthorn, N. T.;Warmenhoven, J. W.;Sotiropoulos, M.;Aitkenhead, A. H.;Smith, E. A. K.;Ingram, S. P.;Kirkby, N. F.;Chadwick, A. L.;Burnet, N. G.;Mackay, R. I.;Kirkby, K. J.;Merchant, M. J.
相对生物有效性（RBE）是质子治疗中一个有争议的重要话题，它是不同放射方式之间产生相同生物终点的剂量比。许多现象学模型将可变RBE作为线性能量传递（LET）的函数，尽管缺乏机制描述限制了它们的适用性。在这项工作中，我们采取了不同的方法，使用轨道结构模型，利用基础物理和化学来预测质子和光子诱导的DNA损伤，这是辐射诱导细胞死亡机制的第一步。我们将该模型应用于质子治疗临床病例，首次显示了患者治疗计划中DNA损伤的预测。我们的模型预测是一个理想化的细胞，并适用于室管膜瘤病例，在这个阶段没有任何细胞特异性参数。通过比较光子的类似预测，我们提出了DNA损伤复杂性的体素RBE。这种损伤复杂性的RBE显示出与预期的细胞杀伤RBE相似的趋势，这意味着损伤复杂性是DNA修复和生物效应的重要因素。相对生物效应（RBE）是质子治疗中一个有争议的重要课题。这项工作使用蒙特卡罗模拟质子和光子的DNA损伤来探测这一现象，提供了一个合理的机制理解。
Relative Biological Effectiveness (RBE), the ratio of doses between radiation modalities to produce the same biological endpoint, is a controversial and important topic in proton therapy. A number of phenomenological models incorporate variable RBE as a function of Linear Energy Transfer (LET), though a lack of mechanistic description limits their applicability. In this work we take a different approach, using a track structure model employing fundamental physics and chemistry to make predictions of proton and photon induced DNA damage, the first step in the mechanism of radiation-induced cell death. We apply this model to a proton therapy clinical case showing, for the first time, predictions of DNA damage on a patient treatment plan. Our model predictions are for an idealised cell and are applied to an ependymoma case, at this stage without any cell specific parameters. By comparing to similar predictions for photons, we present a voxel-wise RBE of DNA damage complexity. This RBE of damage complexity shows similar trends to the expected RBE for cell kill, implying that damage complexity is an important factor in DNA repair and therefore biological effect. Relative Biological Effectiveness (RBE) is a controversial and important topic in proton therapy. This work uses Monte Carlo simulations of DNA damage for protons and photons to probe this phenomenon, providing a plausible mechanistic understanding.
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影响因子：
2.9
作者：
Ballarini, Francesca;Carante, Mario P.
通讯作者：
Carante, Mario P.
DOI：
10.1016/j.ijrobp.2009.09.040
发表时间：
2010-03-01
影响因子：
7
作者：
Bentzen, Soren M.;Constine, Louis S.;Deasy, Joseph O.;Eisbruch, Avi;Jackson, Andrew;Marks, Lawrence B.;Ten Haken, Randall K.;Yorke, Ellen D.
通讯作者：
Yorke, Ellen D.
DOI：
10.1016/s0168-9002(01)01989-1
发表时间：
2002-05-21
影响因子：
1.4
作者：
De Nardo, L;Alkaa, A;Tornielli, G
通讯作者：
Tornielli, G
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影响因子：
3.5
作者：
BOLIVAR, F;RODRIGUEZ, RL;FALKOW, S
通讯作者：
FALKOW, S
DOI：
10.1016/j.ijrobp.2017.11.012
发表时间：
2018-03-01
期刊：
International journal of radiation oncology, biology, physics
影响因子：
--
作者：
Carter RJ;Nickson CM;Thompson JM;Kacperek A;Hill MA;Parsons JL
通讯作者：
Parsons JL