Abstrakt
Forudsigelsen af rummet stråling fremkaldt kræftrisiko bærer store usikkerheder med to af de største usikkerheder bliver stråling kvalitet og dosis-rate effekter. I risikomodeller forholdet mellem kvalitet faktor (QF) til dosis og dosis nedsættelse effektivitet faktor (DDREF) parameter bruges til at skalere organdoser for kosmisk stråle proton og høj ladning og energi (HZE) partikler til en fare sats for γ-stråler afledt af humane epidemiologiske data. I tidligere arbejde blev struktur koncepter partikel spor anvendes til at formulere et rum stråling QF funktion, der er afhængig af partikel afgift nummer Z, og kinetisk energi pr atommasseenhed, E. QF usikkerheder hvor repræsenteret af subjektive sandsynlighed distribution (PDF) til tre QF parametre, der er beskrevet sin maksimale værdi og form parametre for Z og E afhængigheder. Her rapporterer jeg på en analyse af en maksimal parameter QF og dens usikkerhed ved hjælp af musen tumor induktion data. Fordi eksperimentelle data for risikoen ved lave doser af y-stråler er meget usikkert, hvilke konsekvenser skøn over maksimale værdier for relativ biologisk effektivitet (RBE
max), jeg udviklet en alternativ QF model, betegnet QF
γAcute hvor QFs defineres i forhold til højere akutte γ-ray doser (0,5 til 3 Gy). Den alternative model reducerer afhængigheden af risikofaktorer fremspring på DDREF, men et DDREF der stadig er behov for risikoestimater for højenergi-protoner og andre primære eller sekundære tyndt ioniserende plads stråling komponenter. Risiko fremspring (øvre sikkerhedsgrænser (CL)) for rummissioner viser en reduktion på omkring 40% (CL~50%) ved hjælp af QF
γAcute model sammenlignede QFs baseret på RBE
max og omkring 25% (CL ~35%) i forhold til tidligere skøn. Derudover vil jeg diskutere, hvordan en eventuel kvalitativ forskel fører til øget tumor dødelighed for HZE partikler sammenlignet med lave LET stråling og baggrund tumorer er stadig en stor usikkerhed risikoestimater
Henvisning:. Cucinotta FA (2015) En ny metode at reducere usikkerhederne i Space Radiation kræftrisiko forudsigelser. PLoS ONE 10 (3): e0120717. doi: 10,1371 /journal.pone.0120717
Academic Redaktør: Paul Jaak Janssen, Belgian Nuclear Research Centre SCK • CEN, BELGIEN
Modtaget: November 6, 2014 Accepteret: 26 januar 2015; Udgivet: 19 Mar 2015
Copyright: © 2015 Francis A. Cucinotta. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres
Data Tilgængelighed: Alle relevante data er inden papiret
Finansiering:. The University of Nevada, Las Vegas og Department of Energy delvist finansieret undersøgelsen. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser
Introduktion Salg
Fatal kræft risici er en bekymring for astronauterne på langsigtede udforskning af rummet missioner på grund af engagementer med galaktiske kosmiske stråler (GCR) og sekundær stråling består overvejende af højenergi-protoner, høj energi og ladning ( HZE) kerner og neutroner, og mulige sol partikel begivenheder (SPE’er) -comprised hovedsagelig af lav- til medium-energi protoner. NASA har fulgt anbefalingerne fra det nationale råd for strålingsbeskyttelse og Målinger (NCRP) til indstilling stråling dosisgrænser [1, 2]. Usikkerheden i anslå plads strålingsrisici er blevet anerkendt af flere rapporter fra NCRP [1-4] og National Research Council (NRC) [5-7]. Usikkerheden skyldes i høj grad mangel på information om radiobiologi af HZE partikler, der producerer både kvantitative og kvalitative forskelle i biologiske virkninger i forhold til y-stråler eller x stråler, og for hvilke der foreligger ingen humane data. Denne usikkerhed førte NCRP at anbefale, at der benyttes til rummissioner i lav Earth orbit (LEO) metoder er ikke af tilstrækkelig nøjagtighed til langsigtet eksponering ( 30 d) til GCR [2]. I lyset af de hindringer af store radiobiologiske usikkerheder mens behov for at understøtte nuværende missioner og fremtidig mission planlægning, NASA udviklet en metode til at estimere intervaller de 95% tillid i kræftrisiko skøn ved anvendelse af metoder udviklet af NCRP for lav LET stråling [8], som blev udvidet til rummet stråling eksponeringer [9-11]. Denne fremgangsmåde dannede grundlag for de nuværende stråling dosisgrænser NASA [12] og blev understøttet af en NRC gennemgang [6, 7].
To af de største usikkerheder for rummet stråling risikoestimater er strålingen kvalitet faktor ( QF) funktion og dosis og dosisreduktion-rate effektivitet faktor (DDREF). I en nylig rapport partikel track struktur beskrivelser af mikroskopiske energideponering blev brugt til at udvikle en ny plads stråling QF [10], hvilket førte til forbedringer [6] forhold til det foregående lineær energioverførsel (LET) afhængige QFs [2]. Andre mindre usikkerheder omfatter dem, der vedrører rummet stråling miljøer og vurderinger orgel dosis, epidemiologi data, og ekstrapolation af disse data til en model befolkning. Derudover er der usikkerhed forbundet med forudsætninger, som model. De to mest kritiske af disse synes at være brug af en lineær dosis respons model, som udfordres af observationer af ikke-målrettede effekter (NTE) ved lave doser for høj LET stråling [13-15], og den implicitte antagelse, at høj LET stråling inducerede tumorer er af tilsvarende dødelighed så lav LET induceret eller baggrund tumorer [16]. Andre overvejelser omfatter ikke-kræft risici, der kan øge risikoen for eksponering induceret død (REID) skøn, herunder senfølger relateret til kredsløbssygdomme og sygdomme i centralnervesystemet [3,11,17], og udvikling af metoder til individuel baseret risikovurdering [ ,,,0],18].
Skøn over maksimal relativ biologisk effektivitet (RBE
max) er defineret ved forholdet mellem indledende lineære skråninger bestemt ved lav dosis og dosis-sats for partikler at y-stråler anvendes i strålingsbeskyttelse til tildele værdier af QFs. QF multiplicerer organspecifik absorberede dosis for at definere et organ dosis ækvivalent til partikler i forhold til en reference stråling, som er
60Co y-stråler. Værdier på RBE
max er meget afhængige af reference stråling, der anvendes, og deres svar ved lav dosis og dosis-satser. De store værdier af RBE
max findes i mange eksperimenter kan tilskrives i-del til den manglende effektivitet af lave doser eller lav dosis-satser for y-stråler. Desuden har ikke alle eksperimenter bruges enten lave dosis-satser ( 0,1 Gy /time) eller lave doser ( 0,25 Gy) af y-stråler og dermed udelukker RBE
max skøn. En lineær-kvadratisk dosis respons model kan være egnet til at akut γ-ray forsøgsdata for tumor induktion, hvis et tilstrækkeligt antal doser blev overvejet, giver mulighed for et skøn over RBE
max ved at antage den lineære komponent repræsenterer den lave dosis-rate respons. Men det indfører en yderligere usikkerhed på grund af mulige forskelle i lineære skråninger afledt af akut i forhold til lave eksperimenter dosis-rate.
Høj LET stråling viser generelt en lille eller ingen dosis-rate afhængighed i modsætning til lav LET stråling, hvor lavdosis-rate kan reducere virkninger. For overvejer risici fra fission neutron engagementer, Edwards [19] drøftede den direkte anvendelse af RBE fra højere doser og dosis-satser derved undgå brugen af lave data dosis-rate for y-stråler og de tilknyttede usikkerheder. Space stråling er en kompliceret blanding af høj og lav LET stråling og beskrivelsen af dosis-rate modifikatorer kan ikke helt undgås. I dette papir udvikler jeg en ny model for QF s som effektivt interpolerer QF mellem den høje LET tilfælde, hvor manglen på en dosis-rate effekt med rimelighed kan antages at den lave LET tilfælde, hvor der skal anvendes en DDREF. Min tilgang er baseret på den funktionelle form af NASA QF som er baseret på en parametrisk spor struktur model [6, 20], der effektivt opdeler en partikel spor mellem regioner med høj og lav ioniseringstæthed.
I høj LET stråling dosis respons for tumor induktion forventes at være lineær i dosisintervallet fra omkring 0,1 til 0,4 Gy med lidt afhængighed af dosis-rate, især ved lavere doser [21-30], men observerede tumor dosis respons ofte vise en nedadgående krumning som dosis øges. Også, er der mulighed for overnationale lineær respons på de mest relevante doser ( 0,1 Gy) på grund af ikke-målrettede effekter [13]. Med henblik på denne rapport vil jeg antage en lineær dosis respons model ved høj LET er tilnærmelsesvis korrekt for RBE skøn, og ignorere muligheden for en ikke-lineær respons ved lave doser.
Et andet nyt aspekt af nuværende arbejde er at bruge den maksimale sandsynlighed metode til at estimere usikkerheden i en nøgleparameter i NASA QF model, betegnet som forholdet Σ
0 /
α
γ
, som er relateret til den største QF værdi, der opstår for enhver mono-energisk partikel af atomnummer, Z og kinetisk energi pr nukleon, E. Denne reviderede metode undgår tidligere subjektive skøn [10], som var baseret i-del på endpoints i cellekultur modeller, som sandsynligvis mangelfuld i repræsentere kræftrisiko. Leukæmi risici fandtes at være meget mindre i forhold til faste cancere for høj LET stråling i de tidligere rapporter [6, 10]. Den tidligere tilgang [10] til leukæmi risikoestimater vil blive fulgt heri. En videreudvikling er at bruge sandsynligheden distribution (PDF’er) for usikkerhed i DDREF parameter baseret på Bayes metode ved hjælp af BEI VII rapport om PDF for den japanske Life Span Study (LSS) kombineret med DDREF værdier fra samme mus tumor induktion undersøgelser anvendes til QF skøn. Denne fremgangsmåde betragtes som overlegen i forhold til anvendelsen af ikke-matchede datasæt grund af den mulige sammenhæng mellem RBE og DDREF skøn. Denne nye skøn er derefter bruges til at opdatere NSCR-2012 model, der er betegnet som NSCR-2014 og sammenligninger af de forskellige henvendelser til langsigtede rummissioner nær sol minimum. QF model baseret på akutte γ-ray dosis svar for solid tumor induktion betegnet, QF
γAcute er vist sig at reducere øverste konfidensintervaller areal mission risiko forudsigelser med omkring 50% i forhold til QF er baseret på RBE
max.
Metoder
cancer Risk Projection Model
de øjeblikkelige cancer forekomst eller dødelighed, λ
i og λ
M henholdsvis modelleres som funktioner af væv gennemsnit absorberet dosis
D
T
, eller dosis-rate
D
Tr
, køn, alder ved eksponering
en
E
, og opnåede alder
en
eller latenstid
L
, som er den tid efter eksponering
L = aa
E
. Den λ
I (eller λ
M) er en sum over for hver væv, der bidrager til kræftrisiko, λ
IT (eller λ
MT). Disse afhængigheder varierer for hver cancertype, som kunne øges ved stråling. Den samlede risiko for udsættelse induceret kræft (Reić) beregnes ved at folde den øjeblikkelige stråling kræfttilfælde-rate med sandsynligheden for at overleve til tiden
t
, som er givet ved overlevelsesfunktionen
S
0
(t)
til baggrundsbefolkningen gange sandsynligheden for stråling kræft død på tidligere tid, opsummering over en eller flere rummission eksponeringer, og derefter integrere over resten af en levetid [16, 29] 🙁 1), hvor z er dummy integration variabel. I ligning (1), N
m er antallet af missioner (engagementer), og for hver eksponering, j, der er et minimum latenstid af 5-års til faste cancerformer, og 2-år for leukæmi antaget. Tissue specifikke Reić skøn svarer til ligning (1) ved hjælp af enkelt ord fra λ
I af interesse. Ligningen for REID anslår svarer til ligning (1) med forekomsten erstattes af dødeligheden (defineret nedenfor).
Efter justering for lav dosis og dosis-satser gennem introduktion af dosis og dosis-rate effektivitet faktor (DDREF) og strålebehandling kvalitet gennem rummet stråling QF, den vævsspecifikke kræfttilfælde sats for et organ absorberet dosis,
D
T
, er skrevet som et vægtet gennemsnit af den multiplikative og additive transfer-modeller, betegnet som en blanding model: (2), hvor
v
T
er vævsspecifikke transfer model vægt,
λ
0IT
er vævsspecifikke cancer incidens i referencen befolkning, og hvor
ERR
T
og
EAR
T
er de vævsspecifikke overskydende relativ risiko og overskydende additiv risiko pr Sievert henholdsvis som er beskrevet i andre rapporter [29-31].
de væv specifikke satser for dødelighed af kræft
λ
MT
er modelleret efter BEI VII rapport [30], hvorved incidensraten af ligning (2) er skaleret med den alder, køn og væv specifikke forholdet mellem priser for dødelighed incidens i befolkningen under studiet: (3)
de amerikanske kræfttilfælde fra 2011 repræsenteret ved DEVCAN software (version 6.7.2) fås fra center for Disease Control (CDC) anvendes i denne rapport [32]. DEVCAN giver alder, køn og væv incidens og dødelighed data til aldre 95 +, som forbedrer på ekstrapolering af kræfttilfælde til ældre aldre ( 85 y), der anvendes i NSCR-2012 model [10]. Kræft satser for forskellige racer er tilgængelige som betragtes i en tidligere rapport [10]. Her brugte vi de gennemsnitlige satser amerikanske fra DEVCAN [32]
Space Radiation Organ Dose Equivalent
Jeg anser QF funktion divideret med DDREF som konfektionerede af to begreber:. (4 )
i ligning (4) Q
høj og Q
lav nogenlunde repræsenterer bidragene fra en partikel spor handler i høj tæthed (spor kerne) eller tilstande med lav densitet (track penumbraen), henholdsvis med de radiosensitivitet parametre beskrevet nedenfor definere disse relative bidrag. Sekundære elektroner produceret gennem ionisering betegnet som A-stråler bidrager i begge regioner af en partikel spor. Men energideponering i bimolekylære mål ved enkelt A-stråler af højere energi ( 10 keV) er mere typisk for den lave del af sporet tæthed, mens flere A-stråler af lavere energi sammen med selve partiklen interagere med biomolekylære mål i høj densitet region af sporet tæt på partiklerne sti ( 100 nm). δ-stråler i penumbraen kan strækker sig lateralt for mange mikron fra en HZE partikler sti. Disse funktioner er (5) og (6), hvor forholdet Σ
0 /
α
γ
bruges som en enkelt parameter, og funktionen med oprindelse i den parametriske model af Katz [20] er givet ved,
(7)
Den anden produkt i ligning (7) udgør et såkaldt tynd-down korrektion for lavenergi partikler (E 1 MeV /u) [10 ]. Den plads stråling QF afhænger af to fysiske parametre: partikelladning nummer, Z og kinetisk energi pr atommasseenhed, E. imidlertid en vigtig parameter, der beskriver densiteten af en partikel spor er Z *
2 /β
2, hvor Z * er den effektive chargenummer [33] af en partikel og β er partikelhastigheden skaleret til lysets hastighed, anvendes til at forenkle beskrivelsen [10].
i NSCR 2012 model særskilte kvalitetsfaktorer for estimering solid cancer og leukæmi risiko anvendes [10]. En DDREF bruges ikke i ligning (2) for estimater leukæmi risiko og i stedet den lineære komponent af en lineær-kvadratisk dosisreaktion modeltilpasning til humant γ-ray epidemiologi data anvendes. Parametrene i modellen (Σ
0 /
α
γ
, E
TD,
m
, og
Κ
) angivet i tabel 1 er estimeret baseret på subjektive skøn over resultater fra strålebiologiske eksperimenter [10].
*
Alternativet QF introduceret her er at gøre en vurdering af QFs baseret på RBE s bestemt fra lav dosis og dosishastighed partikel data vedrørende akut γ-ray fra forsøg med doser på ca. 0,5 til 3 Gy betegnet som RBE
γAcute som blev foreslået af Edwards [19]. Denne fremgangsmåde mindsker behovet for at overveje lave dosis-rate γ-ray eksperimenter for RBE skøn, men for lav LET partikler en DDREF stadig berettiget på grund af deres forventede reducerede effektivitet ved lave doser-satser i forhold til akutte γ-ray eksponering ved højere doser . Alternativet QF er derefter skrevet: (8) Hvis bruger en parameter estimat for Σ
0 /
α
γ
baseret på skøn over RBE
γAcute som beskrevet ovenfor i stedet for RBE
max. Nøglen antagelse af den nye model givet ved ligning (8), er, at den lave del af en partikel spor ioniseringstæthed påvirkes af dosishastighedseftekt, som repræsenteret ved første led på højre side af ligning (8), mens høj ioniseringstæthed del af en partiklerne spor har ingen afhængighed af dosis-rate som beskrevet af den anden led på højre side af ligning (8). De QF-funktion form parametre,
m
Κ
tages som det samme som i NSCR-2012 model [10].
Skøn over PDF for Σ
0 /
α
γ
DDREF Parametre
jeg dannede en kumulativ fordelingsfunktion (CDF) for værdier af RBE
max og RBE
γAcute baseret på tilgængelige eksperimentelle data i mus [10, 13, 21-25, 27, 28, 36, 37]. CDF blev derefter passer ved hjælp af de ikke-lineære regression moduler i
Sigmaplot 12
.
1
til en 3-parameter logistikfunktion.
For DDREF estimat jeg opdateret tidligere PDF skøn [10] ved hjælp af Bayesian teori. Her kombineres jeg en forudgående fordeling baseret på BEI-VII rapport estimater af japanske LSS data [30] med en log-normalfordeling til at repræsentere de matchede mus tumor induktion data, der anvendes til RBE anslår at danne den bageste distribution.
Tabel 2 viser de eksperimentelle data for solide tumorer i mus [21-28, 34, 35], der anses for at danne Likelihoodfunktionen. Børsnoterede er tumor og mus stamme specifikke estimater af RBE
max, DDREF, og RBE
γAcute for fission neutroner og HZE partikler, som forventes at være i nærheden af maksimum biologiske effektivitet som en funktion af Z og E. For eksperimenter med HZE partikler, hvor mere end én partikel blev anvendt til den samme tumortype, er det kun de gennemsnitlige værdier af disse data anvendes til at undgå brugen af overflødig information. Spørgsmålet om, hvorvidt sådanne resultater er reflekterende af de højeste effektive partikeltyper for fast kræft induktion diskuteres næste.
Maksimal Effektiv Partikel
Udgivet solide tumorer studier med fission neutroner eller HZE partikler med særlige værdier Z og E afspejler ikke nødvendigvis den mest biologisk effektiv partikel type, der kan forekomme. For eksempel kan en hypotetisk undersøgelse med ensartet bestråling med mono-energisk protoner med lav energi (~ 0.5 MeV) forudsiges at være mere effektiv end en
252Cf fission neutronkilde hvor et bredt spektrum af proton energier med små bidrag fra andre rekyl partikler forekommer. På en tilsvarende måde, sammenlignet med høj energi Fe partikler en partikel af lavere Z og E kan have en højere biologisk effektivitet [10]. Brug af QF form parametre,
Κ
og
m
, og offentliggjort data om spektre [36, 37] og stråling transport koder [38], der forudsiger ladet partikel spektre i mus fra fission neutroner kan den ladet partikel spektre foldes med QF ovenfor beskrevne funktioner at finde dosis-gennemsnit RBE værdier. Analysen foregår ved at folde ligning (4), eller alternativt ligning (8) med den energi spektre af ladede partikler produceret af fission neutroner for at finde de dosis gennemsnitlige RBE værdier, som sammenlignet med de eksperimentelle data. Ved hjælp af denne metode, værdierne for Σ
0 /
α
γ Hoteller, som aftalt godt med RBE data for både fission neutroner og Fe-partikler blev fundet som beskrevet nedenfor. Usikkerheden i dette estimat, som omfatter estimering partikel energi spektre i fission neutron eksponeringer, overlapper i vid udstrækning med usikkerheden på de øvrige QF parameterestimater og derfor en ny parameter usikkerhed ikke indført.
Ansøgninger til Space Mission vurderinger
Ved anvendelse af modellen til rummet mission forudsigelser energi spektre for hver partikel type,
j
af LET,
L
j
(E)
for hvert væv,
T
bidrager til kræftrisiko betegnet som
φ
jT
( E)
anslås mod stråling transportkoder [10, 11, 16]. Partiklen energi spektre er foldet med QF og DDREF ovenfor beskrevne faktorer at estimere vævsspecifikke eller totale REID værdier [10, 11, 16].
følsomhed Undersøgelse af Øget HZE Partikel Tumor letalitet
studier af tumorer i mus [25, 28, 39-41] ved stærkt ioniserende stråling, tyder på, at faste tumorer produceret af HZE partikler er kvalitativt forskellige fra baggrunden tumorer eller tumorer induceret af lav LET med observationer af højere tumorklassificering, og øget tilbøjelighed til metastatiske tumorer. En øvre grænse for muligheden for højere tumor dødelighed ville være at bruge Reić estimater for REID anslår på rummissioner. Men dette estimat ville være for stor på grund af tilstedeværelsen af lave LET partikler såsom protoner, der udgør en betydelig del af rummet stråling organdoser. For at gøre en mere realistisk skøn over virkningerne af en øget dødelighed af kræft dødelighed er modificeret som [16] (9), hvor den anden periode i ligning (9) forøges med en tumor dødelighed fraktion, F
dødelige. Den anden periode i ligning (9) er blevet reduceret til at være uafhængig af partiklen type,
j
, ved hjælp af den variable X
tr = Z *
2 /β
2 som beskrevet tidligere [10]. Det første led i ligning (9) dominerer for lav LET stråling og ændres ikke under de overvejelser om øget tumor dødelighed for højt ioniserende stråling. For følsomhedsanalyse af F
dødelige, jeg betragtet som en PDF-fil til at repræsentere usikkerheden i den øgede dødelighed for HZE partikler og sekundære ladede partikler fra neutroner. PDF er modelleret som en normalfordeling overvejer en median værdi på 1,5 og 25% varians, og er i forhold til resultater uden nogen stigning i tumor dødelighed for tæt ioniserende stråling [16].
Resultater
den 3 parameter logistikfunktion forudsat en god pasform til CDF for de eksperimentelle RBE data for HZE partikler og fissionsprodukter neutroner (tabel 3;. figur 1). Tabel 3 viser estimatet af parameteren Σ
0 /
α
γ
for de forskellige modeller overvejes, og middelværdierne af RBE er opnået. De store forskelle fundet mellem de forskellige modeller tyder på, at forstå konsekvenserne af den tilsyneladende sammenhæng hvorved høj DDREF værdier er ofte forbundet med tumorer med den højeste RBE
max værdier er en kritisk faktor for forbedring vurderinger plads stråling risikovurderinger.
fig. 2 viser resultaterne for Bayesian analyse for usikkerheden i DDREF parameter. Den BEI VII skøn [20] for den japanske LSS undersøgelse af DDREF = 1,3 med 95% konfidensintervaller (CI) i [0,8, 1,9], blev anvendt som den tidligere fordeling, som opdateres ved hjælp af Bayes teorem med Likelihoodfunktionen for RBE s repræsenteret af en log-normalfordeling. Den resulterende bageste fordeling har en middelværdi på 1,88 med 95% CI af [1,18, 3,0]. For de centrale værdier af REID estimater for rummissioner diskuteret nedenfor vi fortsætte med at bruge værdien DDREF = 1,5 som anbefalet af BEI VII rapporten og gennemgangen af NSCR-2012 model ved NRC [6], men bruges den bageste fordeling at repræsentere PDF for DDREF usikkerhed i analysen beskrevet her.
den tidligere fordeling er baseret på det BEI VII rapport analyse af dataene japanske efterladte solid kræft [30], er sandsynligheden funktion bruger log-normal funktion til at repræsentere DDREFs til musen solide tumorer data i tabel 2, og den bageste fordelingen forudsigelsen hjælp Bayes teorem.
fig. 3 viser værdierne for QF og QF
γAcute (øverste panel) eller på de angivne nøgletal QF /DDREF og QF
γAcute /DDREF (nederste panel) versus E for H, He, C, Si, og Fe-partikler. Disse resultater ved hjælp af værdien DDREF = 1,5 [30] tyder på en signifikant lavere estimat REID vil ske ved hjælp af den reviderede QF tilgang kombineret med et skøn over Σ
0 /
α
γ
direkte fra RBE og DDREF anslår fra mus solid tumor induktion undersøgelser. De to fremgangsmåder vil blive mere lignende, selv om DDREF værdien øges. En tilgang, der anser matchede RBE og DDREF input til Reid skøn undgår nogle af virkningerne af skøn, som ignorerer deres mulige sammenhæng, men medfører brug af to parametre, der stammer fra eksperimenter i forhold til RBE
max tilgang, hvor DDREF er estimeret i vid udstrækning fra humane data [30].
for DDREF den anbefalede værdi på 1,5 [30] er blevet anvendt.
jeg næste brugte de reviderede metoder til at gøre forudsigelser for etårige missioner i det ydre rum for GCR partikler repræsenterer den seneste sol minimum 2009, som er noteret for at være noget mere intens (mindre sol modulation) sammenlignet andre nylige sol cykler [10,11]. Tabel 4 viser forudsigelser i de forskellige modeller for 45-årige mandlige og kvindelige aldrig-rygere under forudsætning af en stærkt afskærmet rumfartøj (20 g /cm
2 aluminium). En stor reduktion i Reid skøn og øvre 90% eller 95% CI s forekommer på ca. 40% ved anvendelse QF
γAcute tilgang af ligning (8) sammenlignet med anvendelsen af ligning (4). Resultater bruger QF
γAcute er omkring 25% mindre i forhold til den foregående NSCR-2012 model opdateret med den DevCan software fra CDC amerikanske population satser, som har en forbedret repræsentation af priser på ældre alder [32]. Rettelser til disse satser for aldrig-rygere blev gennemført på samme måde som i en nylig rapport [10]. Jeg også fundet i den endelige sammenligning af tabel 4, der bruger en tidligere fremgangsmåde [16] at overveje følsomheden til en øget tumor letalitet for HZE partikler og neutroner grundet en kvalitativ forskel ikke beskrevet af RBEs for tumorincidensen, ville ophæve en god portion af reduktionen findes ved hjælp af reviderede QF model.
diskussion
på grund af mangel på humane data om kræftrisiko efter eksponering for høj LET stråling, dyreforsøg fortsat være den vigtigste informationskilde for risikoestimater. Eksperimentelle modeller, der repræsenterer menneskelige kræft risici bør anvendes til at estimere den mest meningsfyldte RBE for risikovurdering. Relevansen af eksperimentelle modeller for humane risici bør baseres på et lille antal kriterier [42,43], herunder: Modeller skal repræsentere væv af interesse for den menneskelige risiko, cellen af oprindelse for kræftrisiko hos mennesker og mulige mekanismer kræftrisiko bør behandles. vært også faktorer, der modificerer ekspressionen af kræft hos mennesker skal behandles for at forbedre tilliden til brugen af forsøgsdata for stråling risiko forudsigelser.
Nylige undersøgelser gør indsats for at udvikle passende musemodeller af risikoen for mennesker ved hjælp af gensplejsede mus og andre teknikker [40,41,44], men de har ikke været anvendt til at estimere RBE værdier på dette tidspunkt. En vigtig kilde til data om værdier af RBE eller RBE
max for høj LET stråling er tumor induktion og liv-afkortning studier i mus eller rotter med HZE partikler eller fission neutroner (revideret i [45,46]). Fission neutroner med energier fra under 0,1 til omkring 5 MeV viste sig at være en af de mest biologisk effektive stråling marker, der kan henføres til den store biologiske effektivitet af lavenergi protoner produceret af neutroner ved disse energier. RBE estimater for tumor induktion til de mest biologisk effektive HZE partikler såsom høj energi Fe-partikler ligner dem, der findes for fission neutroner, er blevet rapporteret dog meget få undersøgelser af RBE s for HZE partikler.
Den aktuelle undersøgelse fokuserede på offentliggjorte værdier af RBE er for epiteliale tumorer i mus til at foretage en ny vurdering af et centralt parameter i NSCR modellen. RBE data for livet-afkortning i mus med fission neutroner er også tilgængelig dog indeholder bidrag fra leukæmi, thymus lymfom og bindevæv tumorer, der typisk har lavere RBE er sammenlignet med epitel eller solide tumorer [35]. Dødeligheden bidrag fra ikke-kræftsygdomme vil også bidrage til RBE skøn afledt af livstruende afkortning data. Den direkte anvendelse af RBE estimater for solide tumorer foretages her undgår mulige forskelle i RBEs til forskellige endpoints. Den resulterende CDF s for RBE værdier vist i fig. 1 afspejler variationer af RBE med vævstype, køn, og stammer af mus. Det er ikke klart, om en delmængde af disse data bedre ville afspejle menneskelige risici solid cancer, mens den begrænsede mængde data alvorligt begrænser sådanne undersøgelser.
Den reviderede tilgang ligning (8) anser partiklen sporet struktur til at være konfektionerede af regioner med lav og høj ioniseringstæthed svarer nogenlunde til partiklen Penumbra og kerne, hhv. De biologiske effekter af tæthed bidrag høj ionisering (anden periode på højre side af ligning (8)) af antages en partikel vej til at blive uafhængig af dosis-sats. antages imidlertid bidrag med lav ioniseringstæthed (første led på højre side af ligning (8)), som er estimeret fra forsøg ved højere doser og dosisafhængig rater, end der ville forekomme i rummet, at være afhængig af dosis-rate og reduceres med den DDREF for rummet mission risiko forudsigelser. Denne tilgang ignorerer NTE s [13-15,47], og en mulig invers dosis-rate virkning, som blev observeret for mus tumor induktion studier med fission neutroner ved højere doser ( 0,2 Gy) (revideret i [45,46]). Det er vigtigt, at yderligere undersøgelser af NTE-og inverse dosis-rate effekter med HZE partikler ved plads relevante doser ( 0,2 Gy). Udføres
Jeg har også antaget, at eksperimenter for Fe partikler og fissionsprodukter neutroner når anvendes til at estimere den maksimale RBE for enhver stråling type er reflekterende af samme fordeling. At RBE værdier for disse forskellige strålingstyper ville være lignende antydes af NASA QF biofysiske model, hvor fission neutroner producere proton spektre med reduceret effektivitet i forhold til de mest effektive proton energi, mens Fe-partikler på den optimale energi er mindre kræftfremkaldende pr dosis sammenlignet til lighter ladede partikler et særskilt optimal energi. Den variation, der kan forekomme som følge af forskelle i effektivitet mellem fission neutroner og Fe-partikler skønnes at være mindre end 25% baseret på sporet struktur og mikroskopiske energideponering overvejelser, men kunne være større, hvis distinkte mekanismer tumorinduktion opstå af disse forskellige typer
Leave a Reply
Du skal være logget ind for at skrive en kommentar.