基于儿科计算体模的177Lu与161Tb剂量评估比较研究：PENELOPE蒙特卡罗模拟揭示新型放射性核素治疗潜力

本研究针对儿科癌症靶向放射性核素治疗(TRT)中剂量学数据匮乏的问题，采用PENELOPE-2018蒙特卡罗程序，首次系统比较了177Lu与161Tb在10岁和15岁女性参考体模中的剂量学性能。结果显示161Tb通过更高产额的俄歇电子、内转换电子及超软X射线，可实现靶区剂量提升2.3倍，同时减少周围组织辐射毒性，为儿科TRT方案优化提供了重要理论依据。

　　

在核医学快速发展的今天，靶向放射性核素治疗（Targeted Radiopharmaceutical Therapy, TRT）已成为癌症治疗的重要方向。然而对于儿科患者这一特殊群体，治疗方案的制定却面临巨大挑战——儿童不仅对辐射更敏感，其发育中的器官解剖结构差异还会显著影响剂量分布。更令人担忧的是，目前临床主要使用的¹⁷⁷Lu等核素在儿科群体中的长期疗效和毒副作用数据严重不足。

正是在这样的背景下，来自葡萄牙Hospital Lusíadas Lisboa的S. Valente团队将目光投向了极具潜力的新型核素¹⁶¹Tb。与¹⁷⁷Lu相比，¹⁶¹Tb能释放更多俄歇电子（Auger electrons）和内转换电子（IC electrons），理论上能在肿瘤局部形成更高剂量。但究竟这两种核素在儿童体内的真实剂量分布差异如何？超软X射线（ultrasoft X-rays）等次要辐射成分是否也会影响治疗效果？这些问题都需要通过精确的剂量学模拟来解答。

研究人员创新性地采用PENELOPE-2018蒙特卡罗程序，以国际放射防护委员会（ICRP）发布的10岁和15岁女性参考计算体模为基础模型。研究首先通过计算单能电子和光子的特异性吸收分数（Specific Absorbed Fractions, SAF），与文献数据进行交叉验证确保模型可靠性。随后系统模拟了¹⁷⁷Lu和¹⁶¹Tb在肝脏作为源器官时，对甲状腺、肾脏等12个靶器官的S值（单位核素衰变产生的吸收剂量）。所有模拟设置电子和光子截止能量分别为100 eV和1 keV，以平衡计算精度与效率。

在模型验证阶段，自辐照（self-irradiation）SAF值与文献结果高度吻合，其中电子SAF差异小于0.51%，光子SAF差异最大为11%。交叉辐照（cross-irradiation）情形下，远距离器官如子宫的SAF差异较大，这主要源于不同蒙特卡罗程序在低能电子传输算法和截面数据上的差异。

剂量学评估结果令人振奋：在肝脏自辐照场景中，¹⁶¹Tb的β射线S值（6.37×10^-6 mGy·MBq^-1·s^-1）显著高于¹⁷⁷Lu（4.96×10^-6 mGy·MBq^-1·s^-1）。更突出的是俄歇电子贡献——¹⁶¹Tb的相应S值（2.03×10^-6）达到¹⁷⁷Lu（2.19×10^-7）的9.3倍。超软X射线表现尤为惊艳：¹⁶¹Tb的X射线S值（2.42×10^-6）比¹⁷⁷Lu（6.82×10^-8）高出35倍，甚至超过其自身俄歇电子的剂量贡献。

当模拟5 Gy的肝脏处方剂量时，¹⁶¹Tb仅需¹⁷⁷Lu 43%的累积活度即可达到相同靶区剂量，同时甲状腺、子宫等器官的受照剂量反而降低。这种"增效减毒"的特性主要源于三个机制：一是¹⁶¹Tb每衰变产生11个俄歇电子（¹⁷⁷Lu仅1.2个）；二是其内转换电子产额（1.42个/衰变）是¹⁷⁷Lu（0.15个/衰变）的9.5倍；三是13个/衰变的超软X射线（平均能量0.9 keV）具有特殊生物学效应，其相对生物学效能（RBE）可达2-4倍。

研究也揭示了当前儿科TRT剂量学的瓶颈问题：不同蒙特卡罗程序（如MCNP与PENELOPE）因截面数据、截止能量等参数不统一，可能导致S值计算差异高达67%。这提示需要建立标准化的剂量系数计算指南。

这项发表在《Applied Radiation and Isotopes》的研究具有多重意义：首次量化了¹⁶¹Tb在儿科体模中的剂量优势，揭示了超软X射线这一被忽视的剂量贡献因子，为临床转换提供理论支撑。更深远的是，研究建立的儿科特异性剂量学方法，将助力实现"量体裁衣"式的精准放射治疗，让这一最需要个性化治疗的群体获益。正如作者S. Di Maria强调的，在推进¹⁶¹Tb临床试验的同时，必须加强不同机构间蒙特卡罗模拟参数的标准化，才能真正实现治疗方案的优化与可比。