化学工程与过程技术杂志
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抽象的

放射治疗期间肿瘤再生的机制模型

安东尼奥·马里奥·洛奇

开发了放射治疗的机械数学模型来研究肿瘤再增殖对放射治疗结果的影响。采用双病变动力学（TLK）模型来描述电离辐射与恶性细胞之间的相互作用，并在本工作中进行扩展以考虑肿瘤增殖。研究的肿瘤细胞生长动力学包括指数定律、逻辑斯蒂定律和贡珀兹定律，而标准分级治疗被视为案例研究。标度分析用于对描述所研究过程的常微分方程组进行无量纲化。所提出模型的数值解显示为缩放过程生成的无量纲变量和组的函数。当 DNA 损伤形成和修复以及肿瘤再增殖现象同时发生时，后者可以最大限度地减少描述放射治疗过程所需的参数数量。肿瘤根除的有效性被映射为二维无量纲组的函数，其中考虑了辐射剂量率以及 DNA 损伤修复和恶性细胞再生率。本研究表明，放射治疗的结果受到同时发生的现象的相对发生率的强烈影响。特别是，为了通过保持尽可能低的总给药剂量来实现有效的治疗，应该根据DNA修复机制和肿瘤细胞生长速率之间的比率来优化分次方案。模型结果还表明，指数动力学和逻辑动力学在治疗结果方面产生相似的结果。相比之下，Gompertz 定律的模型模拟表明，与指数模型或逻辑模型相比，这种生长动力学描述的再增殖导致肿瘤根除的预后明显较差。