啮齿类动物肩部肿瘤异种移植模型中骨髓剂量学的177Lu S值研究

本研究针对放射性药物治疗(RPT)中骨髓(BM)剂量评估的瓶颈问题，开发了包含肩部肿瘤异种移植的MOBY小鼠模型，通过GATE v9.3蒙特卡罗模拟计算了177Lu的器官间S值。研究发现肿瘤对骨髓的交叉剂量贡献达3×10-15 Gy Bq-1 s-1，脊柱和颅骨是主要受照区域，为前列腺癌等RPT的临床前安全性评估提供了关键剂量学参数。

　　

在放射性药物疗法(RPT)快速发展的今天，前列腺癌和神经内分泌肿瘤患者正受益于¹⁷⁷Lu标记的新型诊疗药物。然而作为剂量限制性器官，骨髓(BM)的精确剂量评估始终是制约治疗安全性的关键瓶颈。尤其当肿瘤异种移植位于肩部时，邻近富含骨髓的骨骼区域可能产生不可忽视的交叉辐射，但现有剂量模型却缺乏对这一常见实验场景的考量。

来自加拿大不列颠哥伦比亚大学(University of British Columbia)的研究团队通过创新的数字模型构建与高精度模拟，填补了这一技术空白。研究人员采用4D小鼠全身(MOBY)模型，首次在肩部植入不同大小的球形肿瘤异种移植，利用GATE v9.3蒙特卡罗工具包模拟了¹⁷⁷Lu在高低两种分辨率下的三维剂量分布。通过计算器官间S值（单位累积活度的吸收剂量），不仅验证了模型可靠性，更揭示了肿瘤对骨髓剂量贡献的空间分布规律，相关成果发表在核医学领域权威期刊《EJNMMI Physics》。

研究团队主要运用了三种关键技术：1）基于NURBS曲面构建可调节的MOBY数字小鼠模型，实现25g体重的器官级建模；2）采用GATE v9.3进行蒙特卡罗模拟，设置5×10⁹次衰变事件保证统计显著性；3）开发MATLAB算法处理三维剂量分布，计算26个靶器官的S值及其不确定度。

在模型验证部分，研究显示低分辨率(0.625mm)模型与OLINDA参考值的偏差范围更广（2%-477%），而高分辨率(0.29mm)模型对肾脏自剂量的模拟误差仅2%。特别值得注意的是，骨骼质量差异导致骨髓自剂量S值被低估达87%，凸显解剖细节对剂量计算的关键影响。

肿瘤剂量学分析揭示：随着肩部肿瘤质量从0.12g增至1.15g，自吸收剂量下降80%，而骨髓交叉剂量仅降低20%。脊柱、颅骨和骨髓本身是受照最严重的区域，这归因于肩部肿瘤与中轴骨的解剖毗邻关系。研究还发现，高分辨率模型计算的肿瘤对骨髓S值普遍更高（3.27×10^-15 vs 2.48×10^-15 Gy Bq^-1 s^-1），说明体素尺寸直接影响β粒子（平均组织射程0.5mm）的能量沉积模拟精度。

这项研究建立了首个包含肩部肿瘤的骨髓剂量学数据库，其临床意义主要体现在三个方面：首先，为¹⁷⁷Lu标记的新型放射性药物（如PSMA靶向疗法）提供了关键的安全评估工具；其次，证实肿瘤位置对骨髓剂量分布具有空间特异性，指导临床前实验设计应规范移植部位；最后，通过系统比较不同分辨率模型的性能，建议在骨髓等微结构丰富的器官模拟中采用≤0.3mm体素尺寸。这些发现不仅加速了抗癌放射性药物的转化进程，也为后续α核素（如²²⁵Ac）的骨髓毒性研究奠定了方法学基础。