Abstract
Prediksjon av plass stråleindusert kreft risiko bærer store usikkerheter med to av de største usikkerhetene blir strålekvalitet og dose-rate effekter. I risikomodeller forholdet av kvalitetsfaktoren (QF) til dosen og dosefrekvensen reduksjonseffektiviteten faktor (DDREF) parameteren brukes til å skalere organ doser for kosmisk stråling proton og høy ladning og energi (HZE) partikler til en fare hastighet for γ-stråler som stammer fra mennesker i epidemiologiske data. I tidligere arbeid, ble partikkelsporstruktur begreper anvendt til å formulere et mellomrom stråling QF funksjon som er avhengig av partikkel ladning tall Z, og kinetisk energi pr atommasseenhet, E. QF usikkerheter hvor representert ved subjektiv sannsynlighetsfordelingsfunksjonene (PDF) for tre QF parametere som beskrev sin maksimumsverdi og formparameterne for Z- og E-dependences. Her melder jeg på en analyse av en maksimal QF parameter og dets usikkerhet ved bruk av mus tumorfremkallelse av data. Fordi eksperimentelle data for risikoen ved lave doser av gammastråler er svært usikre som påvirker estimater av maksimumsverdier for relativ biologisk effekt (RBE
max), utviklet jeg en alternativ QF modell, betegnet QF
γAcute hvor QFS er definert i forhold til høyere akutte γ-ray doser (0,5 til 3 Gy). Den alternative modellen reduserer avhengigheten av risiko anslag på DDREF, men en DDREF er fortsatt behov for risikoestimater for høyenergetiske protoner og andre primære eller sekundære tynt ioniserende plass strålingskomponenter. Risiko projeksjoner (øvre tillit nivåer (CL)) for romferder viser en reduksjon på ca 40% (CL~50%) bruker QF
γAcute modell sammenlignet QFS basert på RBE
max og ca 25% (CL ~35%) sammenlignet med tidligere estimater. I tillegg har jeg diskutere hvordan en mulig kvalitativ forskjell fører til økt svulst dødelighet for HZE partikler sammenlignet med lav LET stråling og bakgrunns svulster er fortsatt en stor usikkerhet i risikoestimatene
Citation. Cucinotta FA (2015) En ny tilnærming å redusere usikkerhet i verdensrommet Stråling kreftrisiko Spådommer. PLoS ONE 10 (3): e0120717. doi: 10,1371 /journal.pone.0120717
Academic Redaktør: Paul Jaak Janssen, Belgisk Nuclear Research Centre SCK • CEN, BELGIA
mottatt: 06.11.2014; Godkjent: 26 januar 2015; Publisert: 19 mars 2015
Copyright: © 2015 Francis A. Cucinotta. Dette er en åpen tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Data Tilgjengelighet: All relevant data er innenfor papir
Finansiering:. The University of Nevada, Las Vegas og Department of Energy delvis finansiert denne studien. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Fatal kreftrisiko er en bekymring for astronauter på langsiktige romforsknings oppdrag på grunn av eksponering til galaktisk kosmisk stråling (GCR) og sekundærstråling-består hovedsakelig av høyenergetiske protoner, høy energi og kostnad ( HZE) kjerner og nøytroner, og mulige solcellepartikkel hendelser (SPE) -comprised stor grad av lav til middels energi protoner. NASA har fulgt anbefalingene fra Nasjonalt råd for strålevern og Målinger (NCRP) for å sette stråledosegrenser [1, 2]. Usikkerhetene i estimering plass radioaktiv risiko har blitt anerkjent av flere rapporter fra NCRP [1-4] og National Research Council (NRC) [5-7]. Usikkerheten er i stor grad på grunn av mangel på informasjon om strålebiologi av HZE partikler som produserer både kvantitative og kvalitative forskjeller i biologiske effekter i forhold til y-stråler eller x-stråler, og som det ikke menneskelig data er tilgjengelig. Denne usikkerheten førte NCRP å anbefale at metodene som brukes for romferder i lav jordbane (LEO) er ikke tilstrekkelig nøyaktighet for langvarig eksponering ( 30 d) til GCR [2]. I møte med hindringer av store strålebiologisk usikkerhet mens behov for å støtte dagens oppdrag og fremtidige oppdrag planlegging, NASA utviklet en metode for å beregne 95% konfidensintervall i risikoestimater kreft ved hjelp av metoder som er utviklet av NCRP for lav LET stråling [8] som ble utvidet til plass strålingseksponering [9-11]. Denne tilnærmingen dannet grunnlaget for dagens NASA stråling dosegrenser [12] og ble støttet av en NRC gjennomgang [6, 7].
To av de største usikkerhetsanslag plass strålingsrisiko er strålingen kvalitetsfaktor ( QF) funksjon og dosen og dose prisreduksjon effektivitet faktor (DDREF). I en fersk rapport partikkel spor struktur beskrivelser av mikroskopiske energiavsetning ble brukt til å utvikle en ny plass stråling QF [10], noe som førte til forbedringer [6] over den forrige Linear Energy Transfer (LET) avhengige QFS [2]. Andre mindre usikkerheter omfatter de som er knyttet til verdensrommet stråling miljøer og organdosevurderinger, epidemiologi data, og ekstrapolering av disse dataene til en modell befolkning. I tillegg er det usikkerhet knyttet til forutsetninger innen modell. De to mest kritiske av disse synes å være bruk av en lineær dose-respons-modellen, som blir utfordret av observasjoner av ikke-målrettede effekter (NTE) ved lave doser for høy LET stråling [13-15], og implisitt forutsetning at høy LET stråling induserte svulster er av samme dødelighet som lav LET indusert eller bakgrunns svulster [16]. Andre hensyn inkluderer ikke-kreftrisiko som kan øke risikoen for eksponering indusert død (REID) anslag, inkludert senvirkninger knyttet til sirkulasjons-og sentralnervesystemet sykdommer [3,11,17], og utvikling av metoder for individuell basert risikovurdering [ ,,,0],18].
Estimater av maksimal relativ biologisk effektivitet (RBE
maks) som er definert ved forholdet mellom innledende lineære bakker bestemmes ved lav dose og dosehastigheten for partiklene til y-stråler brukes i strålingsbeskyttelse tildele verdier av QFS. QF multipliserer organspesifikke absorberte dosen for å definere et organ tilsvarende dose for partiklene i forhold til en referanse-stråling, som er
60Co y-stråler. Verdier av RBE
max er svært avhengig av referansen stråling brukes og deres svar på lav dose og doserater. De store verdier av RBE
max finnes i mange eksperimenter kan tilskrives i deler til ineffektivitet av lave doser eller lave doserater gammastråler. I tillegg har ikke alle eksperimentene brukes enten lave doserater ( 0,1 Gy /time) eller lave doser ( 0,25 Gy) av y-stråler og dermed utelukker RBE
max estimater. En lineær-kvadratiske respons modell dose kan være egnet til akutt γ-ray eksperimentelle data for svulst induksjon hvis en tilstrekkelig rekke doser ble vurdert, noe som åpner for et estimat av RBE
max ved å anta lineære komponenten representerer lav dose-rate respons. Men dette introduserer en ekstra usikkerhet på grunn av mulige forskjeller i lineære bakker som stammer fra akutt i forhold til lave dose-rate eksperimenter.
Høy LET stråling generelt viser en liten eller ingen dose-rate avhengighet i motsetning til lav LET stråling der lav dose-rate kan redusere effekten. For å vurdere risikoen ved fisjon nøytron eksponeringer, Edwards [19] diskuterte direkte bruk av RBE fra høyere doser og doserater og dermed unngå bruk av lavdose-rate data for gammastråler og tilhørende usikkerhet. Space stråling er en komplisert blanding av høy og lav LET stråling og beskrivelsen av dose-rate modifikatorer kan ikke helt unngås. I denne artikkelen jeg utvikle en ny modell av QF er som effektivt interpolerer QF mellom høy LET tilfelle hvor mangelen på en dose-rate effekt med rimelighet kan antas å lav LET tilfelle hvor en DDREF bør brukes. Min tilnærming er basert på funksjonell form av NASA QF som er basert på en parametrisk spor struktur modell [6, 20] som effektivt skiller en partikkel sporet mellom regioner med høy og lav ionisering tetthet.
For høy LET stråling doserespons for tumorfremkallelse antas å være lineær i doseområdet fra ca. 0,1 til 0,4 Gy med liten avhengighet av dosehastighet, spesielt ved lavere doser [21-30], imidlertid observert tumordose-reaksjoner ofte vise en nedadrettet krumning som dosen økes. Dessuten er det mulighet for supra lineær respons på de mest relevante doser ( 0,1 Gy) på grunn av ikke-målrettede effekter [13]. Ved anvendelsen av denne rapporten vil jeg anta en lineær doseresponsmodell ved høy LET er tilnærmet riktig for RBE anslag, og ignorerer muligheten for en ikke-lineær respons ved lave doser.
Et annet nytt aspekt av fore nåværende arbeid er å bruke den maksimale sannsynlighetsmetode for å estimere usikkerheten i en nøkkelparameter i NASA QF modellen, betegnet som forholdet Σ
0 /
α
γ
, som er relatert til den største Qp-verdi som forekommer for en hvilken som helst mono-energetiske partikler av atomnummeret Z og kinetisk energi pr nukleon, E. Denne reviderte tilnærmingen unngår den foregående subjektive anslag [10] som var basert in-part på endepunkter i cellekultur modeller, som trolig mangelfull i å representere kreftrisiko. Leukemi risikoer ble funnet å være mye mindre i forhold til faste cancere for høy LET-stråling i tidligere rapporter [6, 10]. Den forrige tilnærming [10] estimater leukemi risiko vil bli fulgt her. En videreutvikling er å bruke sannsynlighetsfordelingsfunksjoner (pdf) for usikkerheten i DDREF parameter basert på bayesiansk tilnærming ved hjelp av Beir VII Rapporter på PDF for det japanske Livet Span Study (LSS) kombinert med DDREF verdier fra samme mus tumor induksjons studier brukes for QF estimater. Denne tilnærmingen er sett på som overlegen i forhold til bruk av enestående datasett på grunn av den mulige korrelasjon mellom RBE og DDREF anslag. Dette nye estimatet blir så brukt til å oppdatere NSCR-2012-modellen, som er betegnet som NSCR-2014, og sammenligninger av de ulike tilnærminger laget for langsiktig romferder nærheten solar minimum. QF modell basert på akutte γ-ray dose respons for solid svulst induksjon angitt, QF
γAcute er vist å redusere øvre konfidensintervall av romferd risiko spådommer med ca 50% i forhold til QF er basert på RBE
maks.
Metoder
kreftrisiko Projection Modell
de umiddelbare kreftforekomst eller dødelighet, λ
i og λ
M, henholdsvis, er modellert som funksjoner av vev gjennomsnitt absorbert dose
D
T
, eller dose-rate
D
Tr
, kjønn, alder eksponering
en
E
, og oppnådd alder
en
eller ventetid
L
, som er den tiden etter eksponering
L = aa
E
. Den λ
I (eller λ
M) er en sum over prisene for hvert vev som bidrar til kreftrisiko, λ
IT (eller λ
MT). Disse avhengigheter variere for hver krefttype som kan økes ved stråling. Den totale risikoen for eksponering indusert kreft (REIC) beregnes ved å brette den momentane stråling forekomsten av kreft-rate med sannsynligheten for å overleve til annen
t
, som er gitt av overlevelsesfunksjonen
S
0
(t)
for bakgrunnen befolknings ganger sannsynligheten for stråling kreftdød på forrige gang, summere over ett eller flere romferd eksponeringer, og deretter integrere over resten av en levetid [16, 29] 🙁 1) der z er dummy integrering variabel. I ligning (1), N
m er antall oppdrag (eksponeringer), og for hver eksponering, j, det er et minimum ventetid på 5 år med fast kreft, og 2-år for leukemi antatt. Tissue spesifikke REIC estimatene er lik ligning (1) ved hjelp av enkelt ord fra λ
jeg av interesse. Ligningen for REID anslår er lik ligning (1) med forekomsten erstattes av dødeligheten (definert nedenfor).
Etter justering for lav dose og doserater gjennom innføring av dosen og dosefrekvensen effektivitet faktor (DDREF) og stråling kvalitet gjennom rommet stråling QF, vev-spesifikk kreft insidensrate for et organ absorbert dose,
D
T
, er skrevet som et vektet gjennomsnitt av multiplikative og additive overføringsmodeller, betegnet som en blanding modell: (2) der
v
T
er vev-spesifikk overføring modell vekt,
λ
0IT
er vev-spesifikk kreft insidensraten i referansegruppen, og der
ERR
T Hotell og
EAR
T
er vevet bestemte overflødig relativ risiko og overflødig additiv risiko per henholdsvis Sievert, som er beskrevet i andre rapporter [29-31].
de vev rater for kreftdødelighet
λ
MT
er modellert etter Beir VII rapporten [30] der forekomsten av ligning (2) er skalert av alder, kjønn og vev spesifikk forholdet mellom prisene for dødelighet til forekomst i befolkningen under studien: (3)
de amerikanske kreft priser fra 2011 representert ved DEVCAN programvaren (versjon 6.7.2) tilgjengelig fra Center of Disease Control (CDC) er brukt i denne rapporten [32]. DEVCAN gir alder, kjønn og vev bestemt forekomst og dødelighet data til alderen 95 +, som forbedrer på ekstrapolering av kreft priser til eldre aldersgrupper ( 85 y) som brukes i NSCR-2012 modell [10]. Kreft priser for ulike raser er tilgjengelig som vurderes i en tidligere rapport [10]. Her har vi brukt den amerikanske gjennomsnittlige priser fra DEVCAN [32]
Space Radiation Organ doseekvivalenten
Jeg anser QF funksjonen delt på DDREF som laget opp av to vilkår:. (4 )
i ligning (4) Q
høy og Q
lav omtrent representerer bidrag fra en partikkel spor opptrer i høy tetthet (spor kjerne) eller tetthet modi lave (spor penumbra), henholdsvis med de Radiosensitivity parametrene beskrevet nedenfor definere disse relative bidrag. Sekundære elektroner produsert gjennom ionizations betegnet som S-stråler bidrar i begge regioner av en partikkel spor. Men energi deponering i bimolekylære målene ved en enkel S-stråler av høyere energi (mer enn 10 keV) er mer typisk for lav tetthet del av sporet, mens flere Æ stråler med lavere energi sammen med selve partikkelen samvirke med biomolekylære mål i den høye tetthet region av sporet i nærheten av partiklene banen ( 100 nm). δ-strålene i penumbra kan strekke seg sideveis for mange mikrometer fra en HZE partikler bane. Disse funksjonene er (5) og (6) hvor forholdet Σ
0 /
α
γ
brukes som en enkelt parameter, og funksjonen opprinnelse i parametrisk modell av Katz [20] er gitt ved, etter (7)
Det andre produktet i ligning (7) utgjør en såkalt tynn ned korreksjon for lavenergipartikler (E ^ 1 MeV /u) [10 ]. Plassen strålingen QF avhenger av to fysiske parametere: partikkel ladning nummer,, E. Imidlertid er en nøkkelparameter som beskriver tettheten av en partikkel spor er Z og kinetisk energi pr atommasseenhet Z *
2 /β
2, hvor Z * er virkningsladningen nummer [33] fra en partikkel og β er partikkelhastigheten skalert til lysets hastighet, brukes til å forenkle beskrivelsen [10].
i NSCR-2012 modell distinkte kvalitetsfaktorer for beregning av faststoff kreft og leukemi risiko blir brukt [10]. En DDREF brukes ikke i ligning (2) for leukemi risikoestimater, og i stedet den lineære del av en lineær-kvadratisk doseresponsmodell egnet for menneskelig γ-ray epidemiologi informasjonen blir brukt. Parametrene i modellen (Σ
0 /
α
γ
, E
TD,
m
, og
Κ
) listet opp i tabell 1 er beregnet basert på subjektive anslag av resultatene fra strålebiologi forsøk [10].
*
alternativet QF introdusert her er å lage en vurderingen av QFS basert på RBE er bestemt fra en lav dose og dosefrekvensen partikkel data i forhold til akutt γ-stråle fra eksperimenter med doser på omtrent 0,5 til 3 Gy betegnet som RBE
γAcute som ble foreslått av Edwards [19]. Denne tilnærmingen reduserer behovet for å vurdere lav dose-rate γ-ray eksperimenter for RBE estimater, men for lav LET partikler en DDREF er fortsatt berettiget på grunn av forventet redusert effektivitet ved lave doserater i forhold til akutte γ-ray eksponering ved høyere doser . Alternativet QF blir så skrevet: (8) Der bruker en parameter estimat for Σ
0 /
α
γ
basert på estimater for RBE
γAcute som beskrevet ovenfor i stedet for RBE
maks. Nøkkelen forutsetningen av den nye modellen gitt ved ligning (8) er at den lave ionisering tetthet del av et partikkel spor er påvirket av dose-rate effekter som representert ved det første ledd på høyre side av ligning (8), mens høy tetthet ionisering del av et partikler spor har ingen avhengighet av dosehastighet som beskrevet av det andre leddet på høyre side av ligning (8). De QF funksjon form parametre,
m Hotell og
Κ
blir tatt som det samme som i den NSCR-2012 modell [10].
Estimater av PDF for Σ
0 /
α
γ Hotell og DDREF Parametere
jeg dannet en kumulativ fordelingsfunksjon (CDF) for verdier av RBE
max og RBE
γAcute basert på tilgjengelige eksperimentelle data i mus [10, 13, 21-25, 27, 28, 36, 37]. CDF ble deretter passe med de ikke-lineære regresjon moduler i
Sigmaplot 12
.
en
til en tre-parameter logistikkfunksjon.
For DDREF estimatet jeg oppdaterte tidligere PDF-estimater [10] ved hjelp av Bayesiansk teori. Her kombineres jeg en tidligere fordeling basert på Beir-VII rapport estimater av japanske LSS data [30] med en log-normalfordeling å representere matchet induksjons data mus tumor brukes til RBE anslår å danne fordelingen.
Tabell 2 viser de eksperimentelle data for solide svulster hos mus [21-28, 34, 35] som regnes for å danne sannsynlighetsfunksjonen. Oppført er tumor og mus belastningsskader konkrete beregninger av RBE
max, DDREF, og RBE
γAcute for fisjons nøytroner og HZE partikler som forventes å være i nærheten av maksimal biologisk effektivitet som en funksjon av Z og E. For eksperimenter med HZE partikler hvor mer enn en partikkel ble anvendt for den samme tumortypen vises bare de gjennomsnittlige verdier for disse data som brukes for å unngå bruk av overflødig informasjon. Spørsmålet om slike resultater er representative for de høyeste effektive partikkeltyper Solid kreft induksjon er diskutert neste.
Maksimal Effektiv Partikkel
Publisert solide svulster studier med fisjons nøytroner eller HZE partikler med bestemte verdier av Z og E reflekterer ikke nødvendigvis de mest biologisk effektiv partikkeltype som kan oppstå. For eksempel kan et hypotetisk studie med jevn bestråling av mono-energetiske protoner med lav energi (~ 0,5 MeV) blir anslått til å være mer effektiv enn en
252Cf spalting nøytronkilde hvor et bredt spekter av protonenergier med små bidrag fra andre rekyl partikler inntreffer. På lignende måte, sammenlignet med høy energi Fe partikler en partikkel av lavere Z og E kan ha en høyere biologisk effektivitet [10]. Bruke QF form parametere,
Κ Hotell og
m
, og publiserte data på spektra [36, 37] og stråling transportkoder [38] at forutsi ladet partikkel spektra i mus fra fisjons nøytroner , den ladet partikkel spektra kan brettes med QF funksjoner som er beskrevet ovenfor for å finne dose gjennomsnitt RBE verdier. Analyse forløper ved brette Ligning (4) eller alternativt Likning (8) med den energispektrene av ladede partikler produsert ved fisjon nøytroner for å finne den dosen gjennomsnitts RBE verdier som sammenlignet med de eksperimentelle data. Ved hjelp av denne metode, blir verdiene for Σ
0 /
α
γ
som stemte godt med RBE data for både fisjons nøytroner og Fe-partikler ble funnet som beskrevet nedenfor. Usikkerheten i dette anslaget, som inkluderer estimering partikkel energi spektra i fisjons nøytron eksponeringer, overlapper i stor grad med usikkerheten i de andre QF parameterestimater og dermed en ny usikkerhet parameter er ikke innført.
Søknader til Space Mission Assessments
for anvendelse av modellen til romferd spådommer energispektra for hver partikkel type
j
av LET,
L
j
(E)
for hvert vev,
T
bidra til kreftrisiko betegnes som
φ
JT
( E)
er beregnet fra strålingstransportkoder [10, 11, 16]. Partikkel energi spektra er brettet med QF og DDREF faktorene som er beskrevet ovenfor for å anslå vev spesifikke eller totalt REID verdier [10, 11, 16].
Følsomhet Study of Økt HZE Particle Tumor Overskrift
studier av svulster i mus [25, 28, 39-41] av sterkt ioniserende stråling, tyder på at solide tumorer produsert av HZE partikler er kvalitativt forskjellig fra bakgrunns svulster eller svulster forårsaket av lav LET med observasjoner av høyere svulst klasse, og økt tilbøyelighet for metastatiske svulster. En øvre grense på muligheten for høyere svulst dødelighet ville være å bruke REIC estimater for REID anslår på romferder. Men dette anslag vil være for stor på grunn av tilstedeværelsen av lave LET partikler slik som protoner som utgjør en betydelig andel av plass stråleorgan doser. For å gjøre en mer realistisk estimat av effektene av økt dødelighet av kreft dødeligheten er endret som [16] (9) der det andre leddet i ligning (9) er økt med en svulst dødelighet brøkdel, F
dødelig. Det andre leddet i ligning (9) har blitt redusert til å være uavhengig av partikkeltype,
j
, ved hjelp av variabel X
st = Z *
2 /β
2 som beskrevet tidligere [10]. Det første leddet i ligning (9) dominerer for lav LET stråling og endres ikke under hensynet til økt tumor dødelighet for sterkt ioniserende stråling. For følsomheten studie av F
dødelig, jeg betraktet som en PDF-fil til å representere usikkerhet i økt dødelighet for HZE partikler og sekundære ladde partikler fra nøytroner. PDF er modellert som en normalfordeling med tanke på en medianverdi på 1,5 og 25% varians, og er sammenlignet med resultater uten noen økning i tumor dødelighet for tett ioniserende stråling [16].
Resultatene
de 3 parameterlogistikkfunksjonen gitt en god passform til CDF for de eksperimentelle RBE data for HZE partikler og fisjons nøytroner (Tabell 3, fig. 1). Tabell 3 viser anslag på parameter Σ
0 /
α
γ
for de ulike modellene vurderes, og gjennomsnittsverdiene av RBE er oppnådd. De store forskjellene som finnes mellom de ulike modellene tyder på at det å forstå virkningen av den tilsynelatende sammenhengen hvor høy DDREF verdier er ofte forbundet med svulster med høyest RBE
max verdier er en kritisk faktor for å bedre plass stråling risikovurderinger.
fig. 2 viser resultater for Bayesiansk analyse for usikkerheten i DDREF parameter. Den Beir VII estimatet [20] for den japanske LSS studiet av DDREF = 1,3 med 95% konfidensintervall (KI) av [0,8, 1,9] ble brukt som før fordeling, som oppdateres ved hjelp av Bayes teorem med sannsynlighetsfunksjonen for RBE s representert ved en log-normal fordeling. Den resulterende fordelingen har en midlere verdi på 1,88 med 95% CI av [1,18, 3,0]. For de sentrale verdiene av REID estimater for romferder diskutert her vi fortsette å bruke verdien DDREF = 1,5 som anbefalt av Beir VII rapporten og gjennomgangen av NSCR-2012-modellen av NRC [6], men fordelingen er brukt for å representere den PDF for det DDREF usikkerheten i analysen som er beskrevet her.
før fordeling er basert på den Beir VII rapport analyse av den japanske overlevende faste kreftdata [30], bruker sannsynlighetsfunksjonen log-normal funksjonen til å representere DDREFs for musen solide svulster data i tabell 2, og fordelingen prediksjon ved hjelp av Bayes teorem.
fig. 3 viser verdier av QF og QF
γAcute (øvre panel) eller av forholdene QF /DDREF og QF
γAcute /DDREF (nedre panel) versus E for H, He, C, Si og Fe partikler. Disse resultatene ved hjelp av verdien DDREF = 1.5 [30] foreslår en betydelig lavere REID estimatet vil skje ved hjelp av den reviderte QF tilnærming kombinert med et estimat av Σ
0 /
α
γ
direkte fra RBE og DDREF estimater fra mus solid tumor induksjons studier. De to metoder vil bli mer lik dersom DDREF verdien økes. En tilnærming som vurderer matchet RBE og DDREF innganger inn i REID estimater unngår noen av virkningen av estimater som ignorerer deres mulig sammenheng, men resulterer i bruk av to parametre avledet fra eksperimenter i forhold til RBE
max tilnærming der DDREF er anslått i stor grad fra humandata [30].
for DDREF den anbefalte verdien på 1,5 [30] har blitt påført.
i neste brukte de reviderte metoder for å gjøre spådommer for ett års oppdrag i verdensrommet for GCR partikler som representerer den nyeste solar minimum av 2009, som er kjent for å være litt mer intens (mindre solenergi modulasjon) sammenlignet andre nylige solar sykluser [10,11]. Tabell 4 viser spådommer i de ulike modellene for 45-åring mannlige og kvinnelige aldri-røykere forutsatt en tungt skjermet romskip (20 g /cm
2 aluminium). En stor reduksjon i REID anslagene og øvre 90% eller 95% CI største opptrer på ca 40% ved hjelp av QF
γAcute tilnærming av likning (8) sammenlignet med bruk av likning (4). Resultater ved hjelp av QF
γAcute er ca 25% mindre i forhold til den forrige NSCR-2012-modellen oppdatert med DevCan programvare fra CDC amerikanske befolknings priser, som har en forbedret representasjon av priser på eldre alder [32]. Rettelser til disse prisene for aldri-røykere ble gjennomført på samme måte som i en fersk rapport [10]. Jeg har også funnet i den endelige sammenligning av tabell 4 som benytter en tidligere tilnærming [16] for å vurdere følsomheten til en økt tumor dødelighet for HZE partikler og nøytroner på grunn av en kvalitativ forskjell som ikke er beskrevet ved RBEs for tumortilfeller, vil motvirke en god parti av reduksjonen funnet ved hjelp av den reviderte QF modell.
Diskusjoner
på grunn av manglende data vedrørende kreftrisiko etter eksponering for høy LET stråling, dyrestudier fortsette å være den viktigste kilde til informasjon for risikoestimater. Eksperimentelle modeller som representerer menneskelige kreftrisiko bør brukes til å estimere det mest meningsfulle RBE for risikovurdering. Relevansen av eksperimentelle modeller for menneskelig risiko bør være basert på et lite antall kriterier [42,43] inkludert: Modellene skal representere vev av interesse for human risiko, cellen er utstedt på kreftrisiko hos mennesker, og mulige mekanismer for kreftrisiko skal rettes. Også vert faktorer som endrer uttrykk for kreft hos mennesker må rettes for å bedre tilliten til bruk av eksperimentelle data for stråling risiko spådommer.
Nyere studier gjør arbeidet med å utvikle egnede musemodeller av human risiko ved bruk av genmodifisert mus og andre teknikker [40,41,44], men de har ikke vært brukt til å estimere RBE verdier på dette tidspunktet. En viktig kilde til data om verdier av RBE eller RBE
max for høy LET stråling er svulst induksjon og livs forkorte studier med mus eller rotter med HZE partikler eller fisjons nøytroner (anmeldt i [45,46]). Fisjons nøytroner med energier fra mindre enn 0,1 til ca. 5 MeV ble funnet å være en av de mest effektive biologiske strålingsfelt, som kan tilskrives den store biologiske effektiviteten av lavenergi protoner produsert av nøytroner ved disse energier. RBE anslår for tumorinduksjon for de mest biologisk effektiv HZE partikler, for eksempel høy energi Fe partiklene er lik de som finnes for fisjons nøytroner, men svært få studier av RBE er for HZE partikler er rapportert.
Den aktuelle studien fokusert på publiserte verdier av RBE er for epiteltumorer hos mus til å gjøre en ny vurdering av en sentral parameter i NSCR modell. RBE data for liv-matfett i mus med fisjons nøytroner er også tilgjengelig, omfatter imidlertid bidrag fra leukemi, tymisk lymfom, og tumorer bindevevs, som typisk har lavere RBE s sammenlignet med epithelial eller faste tumorer [35]. Dødelighets bidrag fra ikke-kreftsykdommer vil også bidra til RBE estimater som følger av livs forkorte data. Den direkte anvendelse av RBE estimater for solide svulster gjort her unngår eventuelle forskjeller i RBEs for ulike endepunkter. Den resulterende CDF-er for RBE verdier vist i fig. 1 reflektere variasjoner av RBE med vevstype, sex, og stammer av mus. Det er ikke klart om et delsett av disse dataene vil bedre reflektere menneske solide kreftrisiko, mens den begrensede mengden data sterkt begrenser slike undersøkelser.
Den reviderte tilnærming av ligning (8) vurderer partikkel spor struktur for å være laget opp av områder med lav og høy tetthet ionisering svarende omtrent til partikkel penumbra og kjerne, henholdsvis. De biologiske effekter av densitet bidrar den høye ionisering (andre leddet på høyre side av ligning (8)) av en partikkel spor antas å være uavhengig av dosehastighet. Imidlertid lav ionisering tetthet bidrag (første uttrykket på høyre side av ligning (8)), som kan anslås fra eksperimenter ved høyere doser og dosehastigheter enn det som ville forekomme i rommet, er antatt å være avhengig av dosehastighet og reduseres med DDREF for romferd risiko spådommer. Denne tilnærmingen ignorerer NTE sin [13-15,47] og en mulig omvendt dose-rate effekten som ble observert for mus tumor induksjons studier med fisjons nøytroner ved høyere doser ( 0,2 Gy) (anmeldt i [45,46]). Det er viktig at videre studier av NTE og invers dose-rate effekter ved hjelp HZE partikler på plass relevante doser ( 0,2 Gy). Utføres
Jeg har også antatt at eksperimenter for Fe partikler og fisjons nøytroner når brukes til å estimere den maksimale RBE for enhver stråling type er representativ for den samme fordeling. At RBE verdier for disse ulike strålingstypene vil være lik er foreslått av NASA QF biofysiske modell hvor fisjons nøytroner produsere protonspektra med redusert effektivitet i forhold til den mest effektive proton energi, mens Fe partikler på optimal energi er mindre kreftfremkallende per enhet dose sammen til lysere ladde partikler på et særskilt optimal energi. Variasjonen som kan oppstå på grunn av forskjeller i effekt mellom fisjons nøytroner og Fe-partikler er anslått til å være mindre enn 25% basert på sporet struktur og mikroskopiske energi avsetnings hensyn, men kan være større hvis forskjellige mekanismer for tumorfremkallelse oppstår for disse forskjellige typene
