基于三维生物学有效剂量的肺纤维化分层与预测模型

目的:拟建立基于小鼠放射性肺损伤影像学改变的三维生物学有效剂量(BED)预测模型.方法:对研究纳入单次与分次照射的实验结果进行BED与数学建模.采用8～10周龄C57BL6雌性小鼠随机分组进行X线全肺野照射,分别给予单次照射组0.0、10.5、12.5、14.5、17.5、20.0 Gy梯度剂量照射;分割照射组单次0.0、2.0、4.0、6.0、7.0、8.5 Gy,共5次分割照射.照射后24周行CT扫描成像、经三维分割算法获得肺部平均密度与肺部体积值.结果:根据BED分别建立基于CT肺密度、肺体积的剂量-效应关系,其中位剂量(半数有效剂量)分别为(68.17±10.53)Gy(adjusted R2=0.89)、(84.12±19.70)Gy(adjusted R2=0.94).进一步对CT肺密度与肺体积进行线性回归分析后发现两者存在显著线性相关性(R2=0.96,P<0.0001).根据这一重要动态关联,最终建立了BED剂量与肺纤维化基于双影像学参数的三维剂量-效应评估模型.结论:首次提出了辐射诱导小鼠肺纤维化的三维BED模型.该模型可以对不同分割剂量组的纤维化程度进行准确地分层与预测,为开展部分肺野照射、抗肺纤维化新药测试等研究奠定放射生物学基础.