一种辐射诱导细胞损伤动力学模型及其应用研究

摘要

辐射生物物理模型是利用数学物理的分析方法研究辐射生物学效应的重要手段之一，也是评估辐射损伤的重要工具之一。传统的辐射生物物理模型包括靶模型、线性平方模型、以及动力学模型等。其中，动力学模型作为一种机制性的模型常被用于定量地研究辐射生物学效应，然而常见的动力学模型存在一系列的问题，如未考虑修复/错误修复/未修复的复杂生物学机制等。因此，本研究利用一阶动力学等数学手段，基于辐射损伤修复的生物学过程建立了一种辐射诱导细胞DNA损伤的动力学模型。
　　本研究分别在简化条件和一般条件下对模型进行了讨论，得到了解析解和数值解，并把所得解与实验数据进行拟合比较。本研究选取了不同剂量率的X射线辐射下不同细胞系的剂量-存活数据。这些数据是被广泛认可的且具有一定代表性。应用OriginPro8.0软件进行数据拟合与分析，通过校正决定系数（Adj.R2），残差平方和自由度比(RSS/df)和卡方自由度比(x2/df)进行数据拟合以及对比分析。研究结果表明，本研究提出的模型略优于经典模型，具有很好的适用性。本研究还将模型应用到研究重离子辐射的生物学效应中，计算了不同传能线密度条件下碳离子的相对生物学效应与辐射作用截面。结果发现，相对生物学效应随着传能线密度的增大而增大，当传能线密度在100keV/μm～300keV/μm之间时达到最大值，而后随着传能线密度的增大而减小;辐射作用截面随着传能线密度的增大而增大，当传能线密度大于100keV/μm时到达坪区。本研究所得结论与前期的研究结果相一致，这也说明了本研究提出的辐射诱导细胞损伤动力学模型具有较为广泛的适用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 电离辐射诱导生物学损伤

1．2 电离辐射诱导生物学损伤的微观机制

1．3 辐射相关的量和单位

1．4 辐射生物物理模型的意义

1．5 辐射生生物物理模型的研究进展

1．5．1 基于泊松分布的靶模型

1．5．2 推广的靶效应模型

1．5．4 动力学模型

1．6 研究意义、研究内容与目标

1．6．1 研究意义

1．6．2 研究内容与目标

第2章 一种辐射诱导细胞损伤的动力学模型

2．1 模型的基本假设

2．1．1 辐射损伤响应的关键性结构——domain

2．1．2 辐射诱导细胞损伤作用机制

2．2 辐射诱导细胞损伤的动力学模型

2．2．1 模型的建立

2．2．2 模型的解析解

2．2．3 模型的数值模拟

第3章 模型的实验数据拟合及模型参数分析

3．1 选用的实验数据

3．2 数据拟合与分析比较

3．2．1 数据拟合的方法

3．2．2 数据拟合结果

3．2．3 数据拟合结果的统计分析与比较

3．3 参数数据

第4章 模型的应用

4．1 重离子数据的拟合及分析

4．1．1 选用的重离子数实验数据

4．1．2 重离子数据拟合结果

4．1．3 重离子数据拟合结果的统计分析

4．2 相对生物学效应

4．3 辐射作用截面

结论

参考文献

附录

攻读学位期间公开发表论文

致谢

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