FLASH 超高剂量率的差异组织保护：一项计算研究
医学物理
2022-10-10 v1 生物物理
化学物理
计算物理
摘要
目的：通过径迹间反应-扩散机制，提出 FLASH 超高剂量率（UHDR）差异组织保护的理论。方法：我们使用在随机网络上耦合反应-扩散方程组来计算粒子径迹结构的时间演化，该网络专为多孔和无序介质中的分子传输而设计。该网络代表了组织内和细胞间的扩散通道。通过在网络位点间连通性中引入随机涨落，构建了在径迹间距尺度上的空间细胞异质性。结果：我们证明了随着细胞内和细胞间结构复杂性的增加，径迹间发生相分离。在弱无序极限下，例如在水和正常组织中，相邻径迹相互融合形成非反应物种的渗流网络。相反，在强无序极限下，径迹像孤立岛屿一样单独演化，径迹间重叠可忽略。因此，随着组织细胞间复杂性的增加（例如从正常组织到分形型恶性组织），化学域的时空相关性降低。结论：FLASH UHDR 在正常和肿瘤组织中的差异保护可由组织类型间细胞内和细胞外结构复杂性的差异来解释。癌细胞的结构复杂性阻止了径迹的聚集和化学反应，而这种相互作用在正常组织中占主导并从而导致保护。
引用
@article{arxiv.2210.03565,
title = {Differential tissue sparing of FLASH ultra high dose rates: an {\it in-silico} study},
author = {Ramin Abolfath and Alexander Baikalov and Sohrab Rahvar and Alberto Fraile and Stefan Bartzsch and Emil Schüler and Radhe Mohan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.03565},
year = {2022}
}