Перспективы развития биологически значимой дозиметрии

Протонные и ионные пучки являются методами лучевой терапии, важность и интерес к которым постоянно возрастают. В связи с тем, что биологический дозовый ответ на эти виды излучения отличается от ответа на высокоэнергетическое фотонное излучение, современный подход к назначению лечения основан на произведении поглощённой дозы в воде и биологического весового коэффициента, однако этого оказалось недостаточно для разработки универсального метода количественной оценки биологического эффекта излучения. Поэтому предлагается определить новые дозиметрические величины, обеспечивающие прозрачное разделение физических и биологических процессов. Учитывая сложность инициирования и протекания биологических процессов на различных временных и пространственных масштабах, а также то, что ни микродозиметрия, ни нанодозиметрия по отдельности не способны полностью описать биологические эффекты как функцию распределения энерговыделения или ионизации, необходим многомасштабный подход, который заложит основу для упомянутых новых физических величин, связывающих структуру треков с относительной биологической эффективностью в протонной и ионной лучевой терапии. В статье рассматриваются современное состояние микродозиметрии и нанодозиметрии, моделирование структуры треков, количественная оценка реакционноспособных частиц, эталонные радиобиологические данные, данные о сечениях и многомасштабные модели биологического ответа в контексте разработки новых величин. Кроме того, представляется европейский метрологический проект Biologically Weighted Quantities in Radiotherapy, направленный на исследование возможности создания многомасштабной модели как основы новых величин. Предложено предварительное общее выражение для возможного взвешивания физических величин на различных пространственных масштабах.