测试环境采编刊群
2024年 · 第44卷第06期
出版日期 2024-06-25电子版 ¥30.00元
测试环境采编刊群
放射生物学
基于多种机器学习算法的人血浆辐射敏感脂质代谢物模型探索
陈琦 赵骅 蔡恬静 高义哲 高玲 刘青杰
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20231228-00225
摘要
目的
通过脂质组学方法联合机器学习(ML)多种算法,探索人外周血辐射敏感脂质代谢物分类模型。
方法
收集2023年3—9月北京市某综合医院准备接受骨髓移植的25例白血病放射治疗病例,照射前和照射后外周血样本97份,其中对照组24份,为照射前血液样本;辐射组73份,为4、8、12 Gy照射剂量下的24、25和24份血液样本。采用基于超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)平台的靶向脂质组学方法,分析辐射组与对照组差异脂质。线性回归筛选0~12 Gy的剂量范围内辐射剂量响应脂质。采用5种机器学习方法构建训练集辐射分类模型,验证集进行模型的验证和评价。
结果
与对照组相比,辐射组敏感的脂质代谢物中62个脂质浓度变化差异有统计学意义(t=-4.91~4.74, P<0.05),包括鞘磷脂(SM)、胆固醇酯(CE)、神经酰胺(Cer)、磷脂酰肌醇(PI)、己糖神经酰胺(HexCer)、溶血磷脂酰胆碱(LysoPC)、醚磷脂酰胆碱(PCO)、磷脂酰乙醇胺(PE)、溶血磷脂酰乙醇胺(LysoPE)这9大类。在0~12 Gy的剂量范围内,筛选出20种具有良好剂量反应的脂质代谢物,包括11个SM,7个CE,1个Cer和1个PI。决策树(DT)、支持向量机(SVM)、轻量梯度增强机(Light GBM)、随机森林(RF)、K最邻近(KNN)这5种机器学习训练模型拟合均较好(F1=0.69~1.00),灵敏度较高。通过评价验证指标,辐射分类判定效果最好的模型为随机森林(灵敏度1.00、准确率0.72、F1值0.80)。
结论
通过靶向脂质组学分析,发现人类样本中辐射响应的脂质代谢物和辐射剂量响应的脂质。机器学习方法中的RF模型可以为探索人类辐射脂质代谢物模型提供新的思路。
次级视觉皮层组织病理学改变和神经元钙活动增强参与微波辐射致焦虑样行为
冯志华 潘婷 何钢华 常晨旭 崔智琳 杨镁楹 郝延辉 柳峰松 李杨 左红艳
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20231017-00123
摘要
目的
阐明微波辐射对焦虑样情绪行为以及次级视觉皮层组织结构和神经元钙活动的影响。
方法
选取C57BL/6N小鼠36只,按照随机数表法分为对照组和微波辐射组,其中单纯行为学检测对照组8只,辐射组7只;光纤记录结合行为学实验对照组8只,辐射组7只;苏木素-伊红(HE)染色每组各3只。采用中心频率9.875 GHz,平均功率密度12 mW/cm2的X波段高功率微波模拟源,辐射15 min,建立微波辐射动物模型。利用旷场和高架十字迷宫实验,检测微波辐射后小鼠焦虑样情绪行为改变。采用HE染色和光学显微镜观察,研究微波辐射对次级视觉皮层组织形态学结构的影响。基于遗传编码钙成像技术,通过光纤记录结合旷场、高架十字迷宫行为学范式,检测次级视觉皮层V2M区神经元钙活动变化。
结果
微波辐射后,辐射组小鼠探索旷场中央区域次数及高架十字迷宫开放臂次数较对照组下降,差异均有统计学意义(t=2.24、3.10,P<0.05);辐射组小鼠次级视觉皮层部分神经元变性、凋亡,主要表现为核固缩深染,胞体皱缩,血管周间隙略增宽。光纤记录结合行为学实验结果表明,微波辐射后小鼠探索旷场中央区域与对照组比较差异有统计学意义(t=-2.75,P<0.05);高架十字迷宫开放臂时辐射组对照组和辐射前比较,差异也均有统计学意义(t= -2.77、-3.41,P<0.05)。次级视觉皮层神经元钙活动均显著增强。
结论
微波辐射可导致焦虑样行为发生以及次级视觉皮层组织的病理学改变,次级视觉皮层神经元钙活动增强是微波辐射致焦虑样行为改变的重要机制。
獐牙菜苦苷对放射性肺损伤的防护作用
王瑾瑜 公利鑫 赵哲 张甘 李静怡
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20231009-00111-1
摘要
目的
探讨獐牙菜苦苷对电离辐射所致肺损伤的防护作用和机制。
方法
实验将人支气管上皮细胞(Beas-2B)和人胚肺成纤维细胞(HELF)分为对照组、10 Gy X射线照射组、照射+獐牙菜苦苷组,检测獐牙菜苦苷对X射线照射后的影响。检测射线暴露后细胞的乳酸脱氢酶(LDH)释放量、细胞的增殖情况、DNA损伤水平、活性氧(ROS)水平、脂质过氧化物水平、铁离子水平、铁死亡相关蛋白SLC7A11(xCT)及谷胱甘肽过氧化物酶(GPX4)含量变化。为了验证獐牙菜苦苷在体内对放射性肺损伤是否具有防护作用,建立放射性肺损伤小鼠模型,将C57BL/6J雄性小鼠分为对照组、照射组、照射+獐牙菜苦苷组,每组5只,对小鼠胸部进行15 Gy X射线照射,照射后30 d收集小鼠肺组织及血清。观察受照小鼠肺组织病理变化、肺组织氧化应激水平及肺组织中γ-H2AX、GPX4含量变化和炎性因子水平变化。
结果
与照射组相比,照射+獐牙菜苦苷组(130 μmol/l)细胞的增殖率及克隆形成率明显上升(Beas-2B:t=5.50~5.92,P<0.05;HELF:t=3.79~5.51,P<0.05);LDH释放率、ROS含量、脂质过氧化物水平及铁离子含量显著降低(Beas-2B:t=3.00~16.99,P<0.05;HELF:t=4.10~10.97,P<0.05)。DNA损伤水平显著下降(Beas-2B:t=5.69~8.27,P<0.05;HELF:t=3.44~14.77,P<0.05)。xCT和GPX4蛋白表达发生上调(Beas-2B:t=2.90~3.27,P<0.05;HELF:t=3.01~7.07,P<0.05)。体内实验中,与照射组相比,獐牙菜苦苷预处理可有效提升小鼠肺组织中GSH和GPX4含量(t=2.31~2.65,P<0.05),降低MDA和γ-H2AX含量(t=2.71~4.19,P<0.05),同时降低小鼠血清中IL-6及IL-1β水平(t=3.16~4.56,P<0.05)。
结论
獐牙菜苦苷可以通过降低电离辐射诱导的DNA损伤和氧化应激水平,从而对电离辐射引起的肺损伤发挥防护作用,为研发新型放射性肺损伤防护剂提供思路。
放射治疗
伽马刀SBRT与直线加速器SBRT治疗肺部肿瘤的剂量学对比研究
段文越 吴华健 赵耿昊 张传豪 范治军 王喆 王若雨
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20230806-00033
摘要
目的
比较分析伽马刀立体定向放射治疗(SBRT)与基于直线加速器的X射线SBRT治疗肺部肿瘤的剂量学差异,为治疗策略的选择提供理论依据。
方法
选取2022年1月至2023年5月在大连大学附属中山医院肿瘤中心接受肺部SBRT的患者7位,针对其13个病灶,分别设计伽马刀SBRT(γ_SBRT)计划与加速器SBRT(X_SBRT)计划,将同一患者位置邻近的病灶设计在同一计划中,得到γ_SBRT与X_SBRT计划各10个,处方剂量为30~50 Gy/5~10次。比较分析两种计划的剂量参数,包括:计划靶区(PTV)的靶区覆盖率,梯度指数(GI),适形指数(CI),最大剂量(Dmax),平均剂量(Dmean),最小剂量(Dmin);20 Gy(V20)、10 Gy(V10)、5 Gy(V5)剂量线包绕的体积,100%处方剂量(V100%)、50%处方剂量(V50%)剂量线包绕的体积;患侧肺Dmean、20 Gy剂量线包绕的肺体积占该侧肺体积的百分比(Lung_V20)、5 Gy剂量线包绕的肺体积占该侧肺体积的百分比(Lung_V5),健侧肺Dmean、Lung_V5,食管、脊髓以及心脏的Dmax。
结果
γ_SBRT计划在GI,V20、V10、V5、V50%,患侧肺Dmean、Lung_V20、Lung_V5,健侧肺Dmean、Lung_V5,以及食管和心脏Dmax方面均优于X_SBRT计划(z=-2.81~-1.99,P<0.05)。γ_SBRT计划中,PTV的Dmax以及Dmean高于X_SBRT计划(z=-2.80、-2.80,P<0.05);靶区覆盖率、CI、脊髓Dmax在二者间差异无统计学意义(P>0.05);γ_SBRT计划的治疗时间长于X_SBRT计划(z=-2.70,P<0.05)。
结论
伽马刀SBRT计划在靶区外剂量跌落方面优于加速器SBRT计划,在肺部肿瘤治疗中有望减少靶区周围低剂量区以及正常肺组织受照剂量,但治疗时间显著增加。
不同模式新辅助治疗食管癌的疗效分析
张耀文 汪晨宇 程欣宇 郭莹 任润川 金琳芝 王韶花
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20231027-00144
摘要
目的
探讨食管癌不同模式新辅助治疗的疗效分析。
方法
回顾性分析2015年1月至2022年5月于安阳市肿瘤医院行新辅助治疗的食管鳞癌(ESCC)患者的资料,共纳入542例患者,其中放化疗(NCRT)组137例,化疗(NCT)组241例,免疫加化疗(NICT)组164例;女性198例,男性344例;≤65岁289例,>65岁253例。首要研究终点包括主要病理缓解(MPR)率、病理完全缓解(pCR)率,次要研究终点包括总生存(OS)、无进展生存(PFS)和安全性。生存分析采用Kaplan-Meier方法,并采用Log-rank检验进行组间比较。采用Cox比例风险回归模型进行预后因素分析。
结果
NCRT组的MPR率和pCR率分别为66.4%(91/137)和35.8%(49/137),NCT组分别为35.3%(85/241)和6.6%(16/241),NICT组分别为63.4%(104/164)和31.1%(51/164)(χ2=1.67, P<0.001)。NCRT组的1、2、3年的OS分别为89.8%、82.3%、72.3%,NCT组分别为85.9%、71.4%、61.4%,NICT组分别为91.9%、81.5%、77.8%,差异有统计学意义(χ2=9.20,P<0.01);NCRT组的1、2、3年的PFS分别为81.5%、67.9%、66.6%,NCT组分别75.9%、61.0%、53.5%,NICT组分别为80.1%、65.5%、65.3%,差异有统计学意义(χ2=4.62,P<0.05)。多因素分析显示,治疗方式、T分期、N分期是OS的独立影响因素(P<0.05)。3组不良反应及术后并发症差异无统计学意义(P>0.05)。
结论
与NCT对比,NICT与NCRT有更高的pCR、MPR和生存获益,因此新辅助免疫可作为食管癌术前治疗手段之一,但仍需大型的随机对照研究进一步证实。
肌少症对同步放化疗宫颈癌患者近期效果和远期预后的影响
刘明博 董青青 周博 刘东斌 王跃伟 吴广银
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20231011-00117
摘要
目的
探讨肌少症对同步放化疗(CCRT)宫颈癌患者近期效果和远期预后的影响。
方法
前瞻性选取2017年1月至2021年12月在河南省人民医院治疗的410例行CCRT治疗的宫颈癌患者为研究对象,应用生物电阻抗方法测量体内肌肉含量,并据此分为肌少症组和非肌少症组。按照实体瘤疗效评价标准评估近期疗效,按美国放射治疗协作组分级标准评价急性不良反应。记录因各种急性不良反应而导致CCRT终止或治疗时间延长情况。所有患者进行随访,观察终点为总生存期(OS)和无复发生存期(PFS),估算生存率,分析肌少症和PFS的关系。
结果
152例(37.1%)患者有肌少症。与非肌少症组相比,肌少症组的2级以上下消化道和血液系统急性不良反应、CCRT终止或治疗时间延长比例均高于非肌少症组。非肌少症组有27例死亡,其OS为30(18~36)个月,3年生存率为88.7%,5年生存率为85.6%;肌少症组有23例死亡,其OS为24(15~33)个月,3年生存率为83.8%,5年生存率为77.7%。2组之间生存曲线差异无统计学意义(P>0.05)。非肌少症组有52例复发,其PFS为21(12~33)个月,3年无复发生存率为77.9%,5年无复发生存率为71.0%;肌少症组有41例复发,其PFS为15(10.5~24)个月,3年无复发生存率为69.0%,5年无复发生存率为56.5%。2组之间无复发生存曲线差异有统计学意义(χ2=5.89,P=0.015)。多因素Cox回归分析,肌少症是PFS的独立危险因素(χ2=4.33,P=0.037)。
结论
肌少症增加了行CCRT治疗的宫颈癌患者的急性不良反应和远期复发风险。
放射卫生
航空机组人员职业受照剂量估算程序的分析与应用
张雨 范胜男 赵宇 李梦雪 邓君 孙全富
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20231009-00110
摘要
目的
估算与分析我国航空机组人员职业照射水平,为加强其职业健康管理提供科学依据。
方法
通过FlightAware网站采集我国客运量较大机场之间互相飞行的共计104条航线飞行数据,从覆盖我国机场数量、程序用户体验和实例计算航线有效剂量等方面,比较分析CARI、SIEVERT、PCAIRE和JISCARD-EX 4种宇宙辐射剂量估算程序。基于航线日志,择优采用CARI-7A估算我国航空机组人员宇宙辐射职业照射水平。
结果
4种宇宙辐射剂量估算程序计算的不同太阳活动水平航线有效剂量差异均具有统计学意义(M=7.52~180.98,P<0.05);PCAIRE估算的2014年至2021年我国68条航线的年有效剂量显著高于CARI-7A的估算结果(Z=2.52,P<0.05)。基于CARI-7A,估算获得2014—2021年我国航空机组人员宇宙辐射年有效剂量水平,其中乘务员为1.26(0.57~2.35)mSv,飞行员为1.03(0.47~1.92)mSv。我国部分高频次航线单次航班航空机组人员所受宇宙辐射有效剂量范围为0.57~6.88 μSv。
结论
我国航空机组人员宇宙辐射职业照射水平符合国家标准要求,但高于医学、工业应用职业照射水平,仍需进一步加强航空机组人员职业照射剂量控制与职业健康管理。
我国放射卫生学学科建设与放射卫生工作回顾
涂彧 崔诗悦 陈娜 孙全富 孙亮
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20231122-00182
摘要
随着人们对电离辐射对人类健康危害的认识,以及随之开展的电离辐射生物效应及防护措施的研究,逐步形成了放射卫生学。因此作为传统的公共卫生体系下的五大卫生之一,放射卫生主要围绕电离辐射对人体健康有害影响及其综合防护措施开展工作。从上世纪三、四十年代起,经过近百年的蓬勃发展,现阶段我国的放射卫生学学科水平和放射卫生工作成效等有了很大提升。本文就放射卫生学研究与我国放射卫生工作的历史、现状、工作内容等情况进行简单的概述,以期为我国放射卫生工作今后的发展提供助力。
辐射剂量
基于光学体表监测的左侧乳腺癌深吸气屏气放疗实时三维在体剂量验证分析
王佳浩 谢洪玲 赵亚东 周鹏飞 李卉 唐秋
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20240109-00011
摘要
目的
对光学体表监测下的左侧乳腺癌深吸气屏气门控放疗(DIBH-SGRT)患者进行三维在体剂量验证,研究靶区剂量学差异以及影响通过率指标的相关因素。
方法
选取浙江大学医学院附属妇产科医院放疗科行DIBH-SGRT的20例左侧乳腺癌患者,记录光学体表监测下患者DIBH过程中的分次内位移偏差,同时所有患者在治疗过程中均进行基于电子射野影像装置的三维在体剂量(EIVD)验证,统计2 mm/2%、3 mm/3%与3 mm/5%的3类γ通过率。以剂量体积直方图(DVH)参数,评估肿瘤靶区与危及器官的剂量学差异。采用Pearson相关性分析,计算3类γ通过率与剂量学差异、位移偏差间的相关性。
结果
2 mm/2%、3 mm/3%和3 mm/5%的平均γ通过率分别为73.43%、86.00%和92.96%,EIVD测量剂量与计划剂量在计划瘤床靶区体积(PTV_TB)和计划靶区体积(PTV)Dmean的平均剂量偏差为0.23%和0.59%(P>0.05)。Pearson分析显示,γ通过率与肿瘤靶区的剂量学差异相关性较弱(R<0.7),与分次内DIBH的左右(Lat)方向和升降(Vert)方向位移偏差相关性较强(R>0.7)。
结论
三维EIVD验证能够有效保证左侧乳腺癌DIBH-SGRT过程中肿瘤靶区剂量传递的精准性,同时EIVD系统能够潜在发现患者屏气过程中的位移偏差。
基于MHA-resunet神经网络的非小细胞肺癌VMAT放疗剂量分布预测研究
张海峰 郁艳军 张富利
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20231022-00132
摘要
目的
应用深度学习神经网络高精度预测非小细胞肺癌(NSCLC)患者容积旋转调强放疗(VMAT)计划的剂量分布。
方法
基于Res-Unet基础网络引入大核空洞卷积模块和多头注意力(MHA)机制构建了MHA-resunet网络。在此基础上,以随机数表法从上千例接受VMAT放疗NSCLC患者中选取151例患者,以CT图像、计划靶区(PTV)与危及器官(OARs)轮廓作为输入,以剂量分布图作为输出训练神经网络。然后将该网络的性能与常用的几种网络的性能进行比较,通过PTV与OARs内的体素级平均绝对误差(MAE)和临床剂量体积指标误差对网络性能进行评估。
结果
基于MHA-resunet网络的预测剂量与真实计划剂量的平均绝对误差在靶区内为1.51 Gy,靶区的D98、D95误差均<1 Gy。与Res-Unet、Atten-Unet、DCNN 3种常用网络比较,MHA-resunet在靶区与除心脏外的OARs内的剂量误差均为最小。
结论
MHA-resunet网络通过提高感受野来学习靶区与危及器官的相对位置关系,能够准确地预测接受VMAT放疗的NSCLC患者的剂量分布。
影像技术
家族性与散发性分化型甲状腺癌患者131I治疗反应与临床转归的比较
季艳会 王萱 李雪 孙丹阳 肖茜 何雅静 孟召伟 贾强 谭建 郑薇
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20231127-00188
摘要
目的
分析不同家族性分化型甲状腺癌(FDTC)与散发性分化型甲状腺癌(SDTC)患者首次131I治疗(RIT)反应的临床转归及影响因素。
方法
对2016年1月至2022年1月间于天津医科大学总医院接受RIT的120例FDTC与480例SDTC患者进行回顾性分析。分析两组患者首次RIT不同疗效反应,分析无病(NED)亚组的无病生存期(DFS)、生化疾病持续(BPD)及结构或功能性疾病持续(S/FPD)亚组的无进展生存期(PFS),并筛选未达到NED状态的危险因素。
结果
首次RIT后FDTC及SDTC组达到NED、BPD及S/FPD状态的患者分别为56(46.7%)、50(41.7%)、14(11.6%)及284(59.1%)、160(33.3%)、36(7.5%)例(χ2=10.10,P=0.013)。末次随访时,FDTC及SDTC组达到NED、BPD及S/FPD状态的患者分别为71(59.1%)、36(30.1%)、13(10.8%)及337(70.2%)、114(23.7%)、29(6.1%)例(χ2=8.99,P=0.026)。家族性(F)-NED及散发性(S)-NED亚组患者5年DFS率分别为92.4%及97.4%;F-BPD及S-BPD亚组5年PFS率分别为88.3%及90.8%;F-S/FPD及S-S/FPD亚组5年PFS率分别为78.2%及79.6%。采用二元logistic单因素分析显示肿瘤最大径、T分期、M分期、复发危险度分层、术后刺激状态甲状腺球蛋白(p-sTg)与患者否达到NED状态相关(χ2=6.37~13.10,P<0.05);采用二元logistic多因素回归分析显示T分期、p-sTg是能否达到NED状态的独立危险因素(χ2=0.11~11.33,P<0.05)。
结论
初始RIT治疗反应有助于指导后续治疗和随访策略,SDTC患者临床转归优于FDTC患者,应提高FDTC患者前站RIT警惕性,对于p-sTg及T分期较高患者,应酌情增加首次RIT剂量、缩短随访间隔。
综述
铁死亡在放射损伤中的作用及机制研究进展
王清鑫 王中秋 王伟 王佩国
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20230814-00045
摘要
放射治疗(放疗)是恶性肿瘤综合治疗的重要组成部分,肿瘤患者在接受放疗时正常组织会发生不同程度损伤,是放疗最常见的不良反应,也是影响放疗进程的一个重要因素。但目前对此尚无有效防治措施。铁死亡作为一种新型细胞死亡方式,多次被报道与放疗所致正常组织损伤存在密切联系。本文对铁死亡的调控机制及其与放射损伤之间关系的研究进展作一综述。
类器官在肿瘤放射治疗相关研究中的应用进展
陈亮 梁译尹 张巍巍 童姣姣 张火俊
中华放射医学与防护杂志2024年 44卷 06期
DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20231103-00158
摘要
类器官是一种体外培养的三维微型结构,源自健康个体或患者的人多能干细胞或成体干细胞。相对于传统的细胞系或动物模型,类器官被视为更有前途的高保真模型,在疾病建模、药物开发、建立活体生物库和探索个性化治疗方面具有独特的优势。近年来,类器官技术的飞速发展为革新肿瘤临床前实验模型和推动临床个性化诊疗带来了新希望。本综述旨在介绍类器官在肿瘤放射治疗领域的发展现状和最新进展,讨论癌症类器官模型的优势和局限,并对其在放射治疗领域的应用前景进行展望。
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