Abstract

A previsão de radiação espacial do risco de câncer induzido traz grandes incertezas com duas das maiores incertezas sendo efeitos de qualidade de radiação e taxa de dose . Em modelos de risco de a razão entre o factor de qualidade (QF) com o factor de dose e a eficácia de redução de taxa de dose parâmetro (DDREF) é usado para dimensionar as doses nos órgãos, para protões de raios cósmicos e alta carga e energia (HZE) partículas a uma taxa de perigo para γ-raios derivados de dados epidemiológicos humanos. Em trabalhos anteriores, os conceitos de estrutura de pista de partículas foram usadas para formular uma função de radiação espacial QF que é dependente de carga das partículas número Z, e da energia cinética por unidade de massa atômica, incertezas E. QF onde representados por funções de distribuição de probabilidade subjetivas (pdf) para a três parâmetros QF que descreviam seus parâmetros de valor máximo e forma de Z e e dependências. Aqui I Relatório sobre uma análise de um parâmetro máximo QF e seus dados de indução de tumor do rato incerteza usando. Como os dados experimentais para os riscos a baixas doses de raios y são altamente incertas que impacte estimativas de valores máximos de eficácia biológica relativa (RBE

max), desenvolvi um modelo QF alternativo, denotado QF

γAcute onde qfs são definidos em relação a doses de raios γ superior aguda (0,5 a 3 Gy). O modelo alternativo reduz a dependência das projeções de risco no DDREF, no entanto, um DDREF ainda é necessária para estimativas de risco para prótons de alta energia e outros componentes de radiação espaço escassamente ionizantes primárias ou secundárias. projeções de risco (níveis superiores de confiança (CL)) para missões espaciais mostram uma redução de cerca de 40% (CL~50%) usando o QF

modelo γAcute comparou os qfs com base na RBE

max e cerca de 25% (CL ~ 35%) em comparação com estimativas anteriores. Além disso, eu discuto como uma possível diferença qualitativa levando ao aumento da letalidade tumor para partículas HZE em comparação com tumores de radiação LET e de fundo permanece uma grande incerteza nas estimativas de risco

Citation:. Cucinotta FA (2015) Uma Nova Abordagem para reduzir as incertezas nas previsões de risco espaço Cancer Radiation. PLoS ONE 10 (3): e0120717. doi: 10.1371 /journal.pone.0120717

Editor do Academic: Paul Jaak Janssen, belga Pesquisa Nuclear Centro SCK • CEN, BÉLGICA

Recebido: 06 de novembro de 2014; Aceito: 26 de janeiro de 2015; Publicação: 19 de março de 2015

Direitos de autor: © 2015 Francis A. Cucinotta. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados

Disponibilidade de dados: Todos os dados relevantes estão dentro do papel

Financiamento:. a Universidade de Nevada, Las Vegas e do Departamento de Energia parcialmente financiado este estudo. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito

CONFLITO DE INTERESSES:.. Os autores declararam que não existem interesses conflitantes

Introdução

riscos de câncer fatais são uma preocupação para os astronautas em missões de exploração espacial a longo prazo devido à exposição a raios cósmicos galácticos (GCR) e radiação feita secundária predominantemente de prótons de alta energia, de alta energia e carga ( HZE) núcleos e nêutrons, e os possíveis eventos de partículas solares (SPEs) -comprised em grande parte da baixa a prótons médio de energia. NASA tem seguido as recomendações do Conselho Nacional de Radioproteção e Medidas (NCRP) para definir limites de dose de radiação [1, 2]. As incertezas na estimativa de riscos de radiação do espaço ter sido reconhecido por vários relatórios do NCRP [1-4] e National Research Council (NRC) [5-7]. A incerteza é em grande parte devido à falta de informações sobre a radiobiologia de partículas HZE que produzem tanto as diferenças quantitativas e qualitativas em efeitos biológicos em comparação com y raios ou raios-x, e para os quais não existem dados humana está disponível. Esta incerteza levou a NCRP a recomendar que os métodos utilizados para missões espaciais em órbita baixa da Terra (LEO) não são de precisão suficiente para a exposição a longo prazo ( 30 d) para GCR [2]. Em face dos obstáculos de grandes incertezas radiobiológicos enquanto que necessitam para apoiar missões atuais e planejamento de missão futuro, a NASA desenvolveu uma abordagem para estimar os intervalos de confiança de 95% nas estimativas de risco de câncer usando métodos desenvolvidos pelo NCRP para a radiação de baixo LET [8] que foi estendido para as exposições a radiação espacial [9-11]. Esta abordagem serviu de base para os limites de dose de radiação atuais da NASA [12] e foi apoiada por uma avaliação NRC [6, 7].

Duas das maiores incertezas para estimativas de risco de radiação espaço são o fator de qualidade de radiação ( ) função QF eo fator dose ea redução da taxa de dose de eficácia (DDREF). Em um recente relatório de partículas descrições de estrutura de pista de deposição de energia microscópica foi usado para desenvolver uma nova QF radiação espacial [10], o que levou a melhorias [6] sobre a transferência de energia linear anterior (LET) qfs dependentes [2]. Outras incertezas menores incluem aqueles relacionados a ambientes de radiação espacial e avaliações de dose nos órgãos, dados epidemiológicos e a extrapolação destes dados para uma população modelo. Além disso, há incertezas relacionadas com suposições feitas dentro do modelo. Os dois mais crítica destes parece ser o uso de um modelo dose-resposta linear, que é desafiado por observações de efeitos não-alvo (NTE) em doses baixas para radiação de alta LET [13-15], e no pressuposto implícito de que alta DEIXE tumores induzidos por radiação são de letalidade semelhante um preço tão baixo LET induzido ou tumores fundo [16]. Outras considerações incluem riscos não cancerosas que podem aumentar o risco de exposição induzida morte estimativas (Reid), incluindo efeitos tardios relacionados com doenças do sistema nervoso e circulatório centrais [3,11,17], e o desenvolvimento de abordagens para indivíduo com base avaliação de risco [ ,,,0],18].

as estimativas de máxima eficácia biológica relativa (RBE

max) definido pela razão entre os declives lineares inicial determinada em dose baixa e taxa de dose de partículas de y-raios são utilizados na protecção de radiação atribuir valores de qfs. O QF multiplica o específica do órgão dose absorvida para definir uma dose equivalente órgão de partículas em relação a uma radiação de referência, que é

60Co y raios. Valores da RBE

max são altamente dependentes da radiação de referência utilizado e suas respostas em baixa dose e-taxas. Os grandes valores de RBE

max encontrados em muitos experimentos pode ser atribuída em parte à ineficácia das doses baixas ou baixas doses-índices de raios y. Além disso, nem todas as experiências usaram qualquer das doses baixas taxas ( 0,1 Gy /h) ou doses baixas ( 0,25 Gy) de raios y impedindo assim RBE

estimativas max. Um modelo dose-resposta linear-quadrática pode ser ajuste aos dados experimentais γ-ray aguda para a indução do tumor se uma gama suficiente de doses foram consideradas, permitindo uma estimativa da RBE

max assumindo o componente linear representa a taxa de dose baixa resposta. No entanto, este introduz uma incerteza adicional devido a possíveis diferenças em pistas lineares derivados aguda em comparação com experimentos de baixa taxa de dose.

radiação alta LET geralmente mostra uma pequena ou nenhuma dependência taxa de dose em contraste com baixa radiação LET onde taxa de dose baixa pode reduzir significativamente os efeitos. Para considerar os riscos de exposição a fissão de neutrões, Edwards [19] discutiu o uso direto de RBE de doses mais elevadas e dose-taxas, evitando assim o uso de dados de baixa taxa de dose para raios-y e suas incertezas associadas. A radiação espacial é uma mistura complicada de radiação de alta e baixa LET ea descrição dos modificadores de taxa de dose não pode ser totalmente evitado. Neste artigo, desenvolver um novo modelo de QF do que interpola eficazmente o QF entre o caso de alta LET onde a falta de um efeito taxa de dose pode ser razoável presumir que o caso baixo LET onde um DDREF deve ser aplicada. Meu abordagem baseia-se na forma funcional da NASA QF que se baseia em um modelo de estrutura de pista paramétrico [6, 20] que divide de forma eficaz uma faixa de partícula entre as regiões de alta e baixa densidade de ionização.

Para a radiação de alta LET a resposta à dose para a indução de tumor deve ser linear ao longo do intervalo de dose de cerca de 0,1 a 0,4 Gy, com pouca dependência da taxa de dose, especialmente a doses mais baixas [21-30], no entanto, observadas respostas de dose de tumor muitas vezes exibir uma curvatura descendente quanto dose é aumentada. Além disso, existe a possibilidade de respostas supra-linear com as doses mais relevantes ( 0,1 Gy) devido a efeitos não-alvo [13]. Para os fins do presente relatório Vou assumir um modelo dose-resposta linear de alto LET é aproximadamente correta para estimativas RBE, e ignorar a possibilidade de uma resposta não-linear em doses baixas.

Um segundo aspecto novo da de trabalho atual é usar o método de máxima verossimilhança para estimar a incerteza em um parâmetro chave no modelo NASA QF, denotado como a razão Σ

0 /

α

γ

, que está relacionado com o maior valor QF que ocorre para qualquer partícula mono-energético de número atómico, Z e energia cinética por núcleo, E. Esta abordagem revista evita a estimativa subjetiva anterior [10], que foi baseado em parte em endpoints em modelos de cultura celular, que provavelmente deficiente em representar o risco de câncer. dos riscos de leucemia foram encontrados para ser muito menor em comparação com cancros sólidos para radiação de alta LET nos relatórios anteriores [6, 10]. A abordagem anterior [10] para estimativas de risco de leucemia vai ser aqui seguido. Um desenvolvimento adicional é a utilização de funções de distribuição de probabilidade (PDF ‘s) para a incerteza no parâmetro DDREF baseado na abordagem bayesiana usando o Relatório BEIR VII sobre o PDF para o japonês Vida Estudo Span (LSS), combinada com valores DDREF do mesmo tumor do rato estudos de indução utilizadas para estimativas QF. Esta abordagem é vista como superior em comparação com o uso de conjuntos de dados incomparáveis ​​por causa da possível correlação entre RBE e estimativas DDREF. Esta nova estimativa é então usado para atualizar o modelo NSCR-2012, que é denotado como NSCR-2014, e as comparações das diferentes abordagens feitas para missões espaciais de longo prazo perto de mínimo solar. O modelo QF baseado em respostas de dose de raios γ agudos para a indução de tumor sólido denotado, QF

γAcute é mostrado para reduzir os intervalos de confiança superiores das previsões de risco missões espaciais em cerca de 50% em relação ao QF de base em RBE

max.

Métodos

cancer Risk modelo de projeção

as taxas de incidência de câncer ou mortalidade instantâneos, λ

I e λ

M, respectivamente, são modeladas como funções do tecido média dose absorvida

D

T

, ou dose-rate

D

Tr

, sexo, idade de exposição

um

e

e idade atingida

a

ou latência

L

, que é o tempo após a exposição

L = aa

E

. O

λ I (ou λ

M) é uma soma sobre as taxas para cada tecido que contribui para o risco de câncer, λ

TI (ou λ

MT). Estas dependências variar para cada tipo de cancro que pode ser aumentada pela exposição a radiação. O risco total de cancro induzido exposição (REIC) é calculado dobrando a taxa de incidência de câncer de radiação instantânea com a probabilidade de sobreviver em tempos

t

, que é dada pela função de sobrevivência

S

0

(t)

para os tempos populacionais fundo a probabilidade de morte por câncer de radiação no momento anterior, somando mais de uma ou mais missões espaciais exposições, e, em seguida, integrando ao longo do restante uma vida [16, 29] 🙁 1), onde z é a variável de integração manequim. Na equação (1), N

o símbolo m representa o número de deslocações (exposições), e para cada exposição, J, há uma latência mínima de 5-anos para os tumores sólidos, e de 2-anos para leucemia assumidas. Tissue estimativas REIC específicos são similares à equação (1), utilizando o termo único de λ

I de interesse. A equação estima para Reid é semelhante à equação (1) com a taxa de incidência substituída pela taxa de mortalidade (definido abaixo).

Após ajuste para a dose baixa e dose-taxas através da introdução da dose e da taxa fator de eficácia (DDREF) e qualidade da radiação através da QF radiação espacial, a taxa de incidência de câncer específico de tecido para um órgão dose absorvida,

D

T

, é escrito como uma ponderada média da multiplicativo e aditivo modelos de transferência, denotado como um modelo de mistura: (2) onde

v

T

é o específico do tecido de peso modelo de transferência,

λ

0IT

é a taxa de incidência de câncer específico de tecido na população de referência, e onde

ERR

T

e

EAR

T Quais são excesso de risco relativo e excesso de risco aditivo por Sievert, respectivamente, que são descritas em outros relatos [29-31].

as taxas específicas do tecido tecidos específicos de mortalidade por câncer de

λ

MT

são modelados na sequência do relatório BEIR VII [30] segundo o qual a taxa de incidência da equação (2) é escalado pela idade, sexo e tecido específico proporção de taxas de mortalidade para a incidência na população em estudo: (3)

as taxas de câncer nos EUA a partir de 2011, como representado pelo software DEVCAN (versão 6.7.2) disponível a partir do Centro de Controle de Doenças (CDC) são usados ​​no presente relatório [32]. DEVCAN fornece dados de idade, sexo e incidência específica de tecido e de mortalidade para idades 95+, o que melhora sobre a extrapolação das taxas de câncer para idades mais avançadas ( 85 y) usada no modelo NSCR-2012 [10]. as taxas de câncer de diferentes raças estão disponíveis como consideradas em um relatório anterior [10]. Aqui usamos as taxas médias dos EUA do DEVCAN [32]

radiação espacial Órgão Dose Equivalent

Eu considero a função QF dividido pelo DDREF como sendo constituídos de dois termos:. (4 )

na equação (4) Q

alto e Q

baixo aproximadamente representam as contribuições de uma pista de partícula agindo de alta densidade (core faixa) ou modos de baixa densidade (pista penumbra), respectivamente com os parâmetros de radiossensibilidade descrito abaixo definição dessas contribuições relativas. elétrons secundários produzidos por ionização são representadas por raios-ô contribuir em ambas as regiões de uma faixa de partículas. deposição no entanto energia nos alvos bi moleculares por raios Ô-únicas de energia mais elevada ( 10 keV) são mais típicas da parte baixa densidade da pista, enquanto vários raios-ô de mais baixa energia, juntamente com a própria partícula interagir com alvos biomoleculares a região de alta densidade da faixa perto do caminho partículas ( 100 nm). δ-raios na penumbra podem estender lateralmente para diversos mícrons de um caminho HZE partículas. Estas funções são (5) e (6) onde a relação Σ

0 /

α

γ

é usado como um parâmetro único, ea função originários da paramétrico modelo de Katz [20] é dado por,

(7)

O segundo produto na Equação (7) representa um assim chamado correcção fina para baixo para partículas de baixa energia (e 1 MeV /L) [10 ]. O QF radiação espacial depende de dois parâmetros físicos: número de carga de partículas, Z e energia cinética por unidade de massa atômica, E. No entanto, um parâmetro chave que descreve a densidade de uma pista de partícula é Z *

2 /β

2, em que Z * é o número de carga eficaz [33] de uma partícula e β é a velocidade da partícula dimensionada para a velocidade da luz, é usada para simplificar a descrição [10].

no RCNS-2012 fatores de qualidade distintos modelo para estimar o câncer e leucemia risco sólida são usados ​​[10]. Um DDREF não é usada na Equação (2) para as estimativas de risco da leucemia e em vez disso o componente linear de um modelo de resposta à dose ajuste linear-quadrático aos dados de raios-epidemiologia γ humano é usado. Os parâmetros do modelo (Σ

0 /

α

γ

, E

TD,

m

, e

Κ

) listadas na Tabela 1 são estimados com base em estimativas subjetivas de resultados de experimentos de radiobiologia [10].

*

a alternativa QF introduzido aqui é fazer uma avaliação de base em qfs da RBE determinados a partir da dose e taxa de dose baixa de dados de partícula em relação ao raio γ-aguda a partir de experiências para doses de cerca de 0,5 a 3 Gy denotados como RBE

γAcute que foi sugerido por Edwards [19]. Esta abordagem alivia a necessidade de considerar as experiências de baixa taxa de dose γ-ray para estimativas RBE, no entanto, para baixo LET partículas A DDREF ainda se justifica devido à sua eficácia reduzida esperado em doses baixas taxas em comparação com exposições de raios γ agudas com doses mais elevadas . O QF alternativa é então escrito: (8) Quando utiliza uma estimativa de parâmetro para Σ

0 /

α

γ

com base em estimativas de RBE

γAcute como descrito acima em vez de RBE

max. O pressuposto fundamental do novo modelo dada por (8) A equação é que a parte de baixa densidade de ionização de uma faixa de partícula é influenciada por efeitos de taxa de dose tal como representado pelo primeiro termo no lado direito da equação (8), enquanto o parte de alta densidade de ionização de partículas de uma faixa não tem nenhuma dependência de taxa de dose como descrito por o segundo termo no lado direito da equação (8). Os parâmetros de forma função QF,

m

e

Κ

são tomadas como o mesmo que no modelo NSCR-2012 [10].

Estimativas de PDF para Σ

0 /

α

γ Comprar e DDREF Parâmetros

Eu formaram uma função de distribuição cumulativa (CDF) para valores de RBE

max e RBE

γAcute com base em dados experimentais disponíveis em ratos [10, 13, 21-25, 27, 28, 36, 37]. O CDF foi então ajustada utilizando os módulos de regressão não-linear em

SigmaPlot 12

.

1 | para uma função logística de 3 parâmetros.

Para a estimativa DDREF eu atualizei o estimativas anteriores PDF [10] utilizando a teoria Bayesian. Aqui eu combinei uma distribuição prévia com base nas estimativas do relatório BEIR-VII de dados LSS japoneses [30] com uma distribuição log-normal para representar os dados de indução de tumor do rato combinados utilizados para RBE estima para formar a distribuição posterior.

a Tabela 2 apresenta os dados experimentais de tumores sólidos em ratos [21-28, 34, 35], que é considerada para formar a função de verossimilhança. Listados estão tumorais e deformação do mouse estimativas específicas de RBE

max, DDREF e RBE

γAcute para neutrões de fissão e partículas HZE que são esperados para estar perto da eficácia biológica máxima em função do Z e E. Para experiências com partículas HZE onde mais do que uma das partículas foi utilizado para o mesmo tipo de tumor, apenas os valores médios destes dados é utilizada para evitar o uso de informação redundante. A questão de saber se tais resultados são reflexo dos tipos mais elevados de partículas eficazes para a indução de câncer sólido é discutido a seguir.

máximo de partícula eficaz

Publicado estudos tumores sólidos com neutrões de fissão ou partículas HZE com valores específicos de Z e e não refletem necessariamente o tipo de partícula mais biologicamente eficaz que possa ocorrer. Por exemplo, um estudo hipotético com irradiação uniforme por prótons mono-energético de baixo consumo de energia (~ 0,5 MeV) está previsto para ser mais eficaz do que um

252Cf fonte de fissão de neutrões, onde um amplo espectro de energias de prótons, com pequenas contribuições de outras partículas de recuo ocorre. De um modo semelhante, em comparação com partículas de alta energia Fe de uma partícula inferior Z e E podem ter uma eficácia biológica superior [10]. Usando os parâmetros de forma QF,

Κ

e

m

, e publicou dados sobre espectros [36, 37] e códigos de transporte de radiação [38] que prevêem os espectros de partículas carregadas em ratos de neutrões de fissão , os espectros de partículas carregadas podem ser dobrados com as funções descritas acima QF para encontrar os valores RBE média de dose. As análise prossegue por dobragem Equação (4) ou, alternativamente, a Equação (8) com o espectro de energia de partículas carregadas produzidos por neutrões de fissão para encontrar os valores médios RBE de dose que são comparados com os dados experimentais. Usando essa abordagem, os valores para Σ

0 /

α

γ

que concordaram bem com os dados RBE para ambos os nêutrons de fissão e partículas de Fe foram encontrados conforme descrito abaixo. A incerteza nessa estimativa, que inclui a estimativa de partículas espectros de energia em exposições de neutrões de fissão, sobrepõe-se em grande medida com a incerteza nas outras estimativas dos parâmetros QF e, portanto, um novo parâmetro de incerteza não é introduzida.

Aplicações para o espaço missão Assessments

para a aplicação do modelo com as previsões da missão espacial da spectra Energy para cada tipo de partícula,

j

de LET,

L

j

(E) Compra de cada tecido,

T

contribuindo para o risco de câncer indicado como

φ

jT

( E)

é estimado a partir de códigos de transporte de radiação [10, 11, 16]. Os espectros de energia da partícula são dobrados com os fatores de QF e DDREF descritos acima para estimar os valores REID específicos ou totais dos tecidos [10, 11, 16].

Estudo de sensibilidade de aumento de letalidade HZE Particle Tumor

estudos de tumores em rato [25, 28, 39-41], através da radiação altamente ionizantes, sugerem que os tumores sólidos produzidos por partículas HZE são qualitativamente distinto do fundo tumores ou tumores induzidos por baixo LET com observações de grau do tumor maior, e aumentou a propensão para tumores metastáticos. Um limite superior sobre a possibilidade de maior letalidade tumor seria a utilização de estimativas Reić para REID estima em missões espaciais. No entanto, esta estimativa seria muito grande devido à presença de partículas de baixa DEIXAM tais como prótons que compõem uma fração significativa de doses de órgãos de radiação espacial. Para fazer uma estimativa mais realista dos efeitos de um aumento da letalidade da taxa de mortalidade por cancro é modificado conforme [16] (9) em que o segundo termo da equação (9) é aumentada por uma fracção de letalidade do tumor, F

letal. O segundo termo na equação (9) foi reduzido para ser independente do tipo de partícula,

j

, usando a variável X

tr = Z *

2 /β

2 como descrito anteriormente [10]. O primeiro termo na Equação (9) domina a radiação de baixa LET e não é alterada de acordo com as considerações de aumento da letalidade tumor para altamente radiação ionizante. Para o estudo de sensibilidade de F

letal, eu considerei um PDF para representar a incerteza no aumento da letalidade para partículas HZE e partículas carregadas secundárias de nêutrons. O PDF é modelada como uma distribuição normal, considerando um valor médio de 1,5 e 25% da variância, e é comparado com resultados sem qualquer aumento na letalidade tumor para densamente radiações ionizantes [16].

Resultados

a função de 3 a logística de parâmetro fornecido um bom ajuste para o CDF para os dados experimentais RBE para partículas HZE e nêutrons de fissão (Tabela 3; Fig. 1). A Tabela 3 mostra a estimativa do parâmetro Σ

0 /

α

γ

para os diferentes modelos considerados, e os valores médios da RBE de obtidos. As grandes diferenças encontradas entre os diferentes modelos sugerem que a compreensão do impacto da correlação aparente pelo qual altos valores de DDREF são frequentemente associados com os tumores com maior RBE

max valores é um fator crítico para a melhoria das avaliações de risco radiação espacial.

Fig. 2 mostra os resultados para a análise Bayesiana para a incerteza no parâmetro DDREF. A estimativa BEIR VII [20] para o estudo LSS japonesa de DDREF = 1,3, com intervalo de confiança de 95% (IC) de [0,8, 1.9] foi usado como a distribuição a priori, que é atualizado usando teorema de Bayes com a função de verossimilhança para a RBE de representada por uma distribuição log-normal. A distribuição a posteriori resultante tem um valor médio de 1,88 com 95% CI de [1,18, 3,0]. Para os valores centrais da REID estima para missões espaciais discutidas abaixo continuamos a usar o valor DDREF = 1,5, tal como recomendado pelo relatório BEIR VII ea revisão do modelo de NSCR-2012 pelo NRC [6], no entanto, a distribuição posterior é usado para representar o PDF para a incerteza DDREF na análise descrita aqui

.

a distribuição prévia baseia-se na análise do relatório BEIR VII dos dados de câncer sólidos sobrevivência japonês [30], a função de verossimilhança usa o log-normal função de representar DDREFs para os dados de tumores sólidos do mouse na Tabela 2, e a distribuição posterior a previsão usando teorema de Bayes.

Fig. 3 mostra os valores de QF e QF

γAcute (painel superior) ou das razões de QF /DDREF e QF

γAcute /DDREF (painel inferior) versus E para H, He, C, Si e Fe partículas. Estes resultados usando o valor DDREF = 1,5 [30] sugerem uma estimativa REID significativamente menor ocorrerá usando a abordagem QF revisto combinada com uma estimativa de Σ

0 /

α

γ

directamente a partir RBE e DDREF estima a partir de estudos de indução de tumor sólido do rato. As duas abordagens irá tornar-se mais semelhante, se o valor DDREF é aumentada. Uma abordagem que considera as entradas RBE combinados e DDREF nas estimativas REID evita alguns dos impactos das estimativas que ignoram a sua possível correlação, no entanto resulta no uso de dois parâmetros derivados a partir de experimentos em comparação com o RBE

abordagem max onde o DDREF é Estima-se em grande medida a partir de dados humanos [30].

para o DDREF o valor recomendado de 1,5 [30] foi aplicada.

I próxima utilizados os métodos revistos para fazer previsões para missões de um ano no espaço profundo para partículas GCR representam a mais recente mínimo solar de 2009, que é anotado para ser um pouco mais intenso (menos de modulação solar) em comparação outros ciclos solares recentes [10,11]. A Tabela 4 mostra as previsões de diferentes modelos para o sexo masculino de idade de 45 anos e do sexo feminino que nunca fumaram assumindo uma nave espacial fortemente blindado (20 g /cm

2 de alumínio). Uma grande redução nas estimativas Reid e superior a 90% ou 95% de CI ocorre de cerca de 40% usando o QF

abordagem γAcute da Equação (8) em comparação com a utilização da equação (4). Resultados usando QF

γAcute são cerca de 25% menor em comparação com o modelo anterior RCNS-2012 actualizado com o software DevCan das taxas de população CDC U.S., que tem uma melhor representação taxas em idade avançada [32]. Correcções de estas taxas para nunca fumaram foram implementados da mesma maneira como em um relatório recente [10]. Eu também achei na comparação final da Tabela 4 que utiliza uma abordagem anterior [16] a considerar a sensibilidade a um aumento da letalidade tumor para partículas HZE e nêutrons devido a uma diferença qualitativa não descrito por RBES para a incidência de tumores, seria negar uma boa parte da redução encontrada usando o modelo QF revisto.

Discussão

Devido à falta de dados humanos sobre o risco de câncer após a exposição à radiação de alta LET, estudos com animais continuam a ser o principal fonte de informação para as estimativas de risco. Modelos experimentais que representam riscos de câncer humano deve ser usado para estimar o RBE mais significativa para a avaliação dos riscos. A relevância de modelos experimentais para riscos humanos deve ser baseado em um pequeno número de critérios [42,43], incluindo: Os modelos devem representar tecidos de interesse para o risco humano, a célula de origem para os riscos de cancro nos seres humanos, e possíveis mecanismos de risco de câncer devem ser abordadas. Também hospedar fatores que modificam a expressão de câncer em seres humanos devem ser dirigidas a melhorar a confiança no uso de dados experimentais para previsões de risco de radiação.

Os estudos recentes estão a fazer esforços para desenvolver modelos de rato apropriadas de risco humano usando engenharia genética camundongos e outras técnicas [40,41,44], no entanto, eles não têm sido usados ​​para estimar os valores RBE neste momento. Uma importante fonte de dados sobre valores da RBE ou RBE

max de radiação de alta LET é a indução do tumor e estudos em camundongos ou ratos com partículas HZE ou nêutrons de fissão-encurtamento da vida (revisto em [45,46]). neutrões de fissão com energias de abaixo de 0,1 até cerca de 5 MeV foi encontrado para ser um dos campos de radiação mais eficazes biológicas, que podem ser atribuídas ao grande eficácia biológica de protões baixa energia produzida por neutrões a estas energias. RBE estima para a indução do tumor para as partículas HZE biologicamente mais eficaz, como de alta energia partículas Fé estão semelhantes aos encontrados para nêutrons de fissão, foram relatados no entanto muito poucos estudos sobre RBE é para partículas HZE.

O presente estudo incidiu em valores publicados da RBE é para tumores epiteliais em ratos para fazer uma nova avaliação de um parâmetro-chave no modelo NSCR. dados RBE para a vida encurtamento-nos ratos com neutrões de fissão também está disponível, no entanto inclui contribuições de leucemia, linfoma do timo e tumores do tecido conjuntivo, que tipicamente têm menor da RBE em comparação com tumores epiteliais ou sólidos [35]. contribuições de mortalidade por doenças não-cancerosas contribuiria também para estimativas RBE derivados dos dados do encurtamento da vida. A aplicação direta da RBE estimativas de tumores sólidos feitas aqui evita possíveis diferenças na RBES para vários pontos de extremidade. RBE para valores do CDF resultante mostrado na Fig. 1 refletir as variações de RBE com tipo de tecido, sexo e linhagens de camundongos. Não está claro se um subconjunto destes dados seria melhor refletir os riscos de câncer sólidos humanos, enquanto que a quantidade limitada de dados limita severamente tais investigações.

A abordagem revista da Equação (8) considera a estrutura da via de partículas para ser fez-up das regiões de baixa e alta densidade de ionização que corresponde aproximadamente à penumbra de partículas e núcleos, respectivamente. Os efeitos biológicos da contribuição de alta densidade de ionização (segundo termo do lado direito da equação (8)) de uma faixa das partículas é assumida para ser independente da taxa de dose. No entanto, a contribuição de baixa densidade de ionização (primeiro termo do lado direito da equação (8)), que é estimado a partir de experiências com doses mais elevadas e dose-taxas do que ocorreria no espaço, é assumido como sendo dependente da taxa de dose e é reduzida pelo DDREF para previsões de risco missões espaciais. Esta abordagem ignora NTE de [13-15,47] e um possível efeito inverso taxa de dose que foi observado para estudos de indução de tumor rato com neutrões de fissão em doses mais elevadas ( 0,2 Gy) (revisto em [45,46]). É importante que novos estudos de NTE de e efeitos taxa de dose inverso utilizando partículas HZE no espaço doses relevantes ( 0,2 Gy). Ser realizada

Eu também assumiu que as experiências de partículas de Fe e nêutrons de fissão quando utilizado para estimar o máximo RBE por qualquer tipo de radiação são um reflexo de a mesma distribuição. Que os valores RBE para estes tipos de radiação distintos seria semelhante é sugerida pelo modelo biofísico NASA QF onde neutrões de fissão produzir espectros de protões com uma eficácia reduzida, em comparação com a energia de protões mais eficaz, enquanto que as partículas de Fe na energia óptima são menos cancerígenos por dose unitária comparada para mais claro partículas carregadas de energia ideal distinta. A variação que pode ocorrer devido a diferenças na eficácia entre neutrões de fissão e partículas de Fe é estimada em menos do que 25% com base na estrutura de pista e considerações de deposição de energia microscópicas, mas podem ser maiores se distintos mecanismos de indução de tumor ocorre por estes tipos distintos