使用GATE蒙特卡洛方法对119Sb在靶向放射性核素治疗中的细胞剂量学进行评估

《EJNMMI Physics》：GATE Monte Carlo evaluation of cellular dosimetry for 119Sb in targeted radionuclide therapy

　　

摘要

背景

本研究使用GATE工具包通过蒙特卡洛模拟，评估了锑-119（¹¹⁹Sb）作为靶向放射核素治疗（TRT）候选物的细胞剂量学特性。目的是评估¹¹⁹Sb作为奥杰电子（Auger electrons）和内转换电子（Internal conversion electrons）发射体的微剂量学特性，并将其与其他临床相关的放射核素——¹⁷⁷Lu、¹²⁵I、¹²³I和¹⁰³Pd——在不同细胞几何结构和发射光谱下的性能进行比较。

方法

使用GATE工具包进行了蒙特卡洛模拟，以模拟细胞层面的能量沉积。考虑了两种细胞几何结构：一种是细胞核位于中心的位置，另一种是细胞核靠近细胞膜的位置，这反映了真实的生物学多样性。计算了三种可能的放射性位置（细胞核、细胞质和细胞膜）的S值（每次衰变吸收的剂量）。为了确保结果的可靠性，使用了三种发射光谱和两种物理模型。模拟结果与已建立的剂量学模型（MIRDcell、PENELOPE和Geant4）进行了对比。

结果

当放射性位于细胞膜时，¹¹⁹Sb向细胞核传递的剂量最高且最为集中，其性能优于其他测试的放射核素。在某些配置中，其S值比¹⁷⁷Lu高5倍，比¹²⁵I高4倍。即使细胞核偏离中心，这种效应仍然显著，表明¹¹⁹Sb的有效性与细胞核的位置无关。在单细胞配置中，大多数同位素的能量沉积主要由奥杰电子和科斯特-克朗尼格电子（Coster-Kronig electrons）主导，而在细胞质和细胞膜配置中，内转换电子对¹¹⁹Sb的剂量贡献显著。

结论

由于¹¹⁹Sb具有高且稳定的S值，尤其是当放射性集中在细胞膜时，它成为治疗微转移灶和单个癌细胞的有希望的候选物。其在不同细胞核位置下的剂量学稳定性使其特别适用于细胞形态变化的治疗应用。然而，生产和放射性标记方面的挑战可能会限制其临床应用。

背景

本研究使用GATE工具包通过蒙特卡洛模拟，评估了锑-119（¹¹⁹Sb）作为靶向放射核素治疗（TRT）候选物的细胞剂量学特性。目的是评估¹¹⁹Sb作为奥杰电子和内转换电子发射体的微剂量学特性，并将其与其他临床相关的放射核素——¹⁷⁷Lu、¹²⁵I、¹²³I和¹⁰³Pd——在不同细胞几何结构和发射光谱下的性能进行比较。

方法

使用GATE工具包进行了蒙特卡洛模拟，以模拟细胞层面的能量沉积。考虑了两种细胞几何结构：一种是细胞核位于中心的位置，另一种是细胞核靠近细胞膜的位置，这反映了真实的生物学多样性。计算了三种可能的放射性位置（细胞核、细胞质和细胞膜）的S值（每次衰变吸收的剂量）。为了确保结果的可靠性，使用了三种发射光谱和两种物理模型。模拟结果与已建立的剂量学模型（MIRDcell、PENELOPE和Geant4）进行了对比。

结果

当放射性位于细胞膜时，¹¹⁹Sb向细胞核传递的剂量最高且最为集中，其性能优于其他测试的放射核素。在某些配置中，其S值比¹⁷⁷Lu高5倍，比¹²⁵I高4倍。即使细胞核偏离中心，这种效应仍然显著，表明¹¹⁹Sb的有效性与细胞核的位置无关。在单细胞配置中，大多数同位素的能量沉积主要由奥杰电子和科斯特-克朗尼格电子主导，而在细胞质和细胞膜配置中，内转换电子对¹¹⁹Sb的剂量贡献显著。

结论

由于¹¹⁹Sb具有高且稳定的S值，尤其是当放射性集中在细胞膜时，它成为治疗微转移灶和单个癌细胞的有希望的候选物。其在不同细胞核位置下的剂量学稳定性使其特别适用于细胞形态变化的治疗应用。然而，生产和放射性标记方面的挑战可能会限制其临床应用。