内容形式：摘要译文
背景：靶向放射性核素治疗（TRT）中的患者特异性剂量学日益依赖定量成像；然而，体素尺度的剂量估算无法解析肿瘤组织内存在的细胞及亚细胞异质性。传统细胞剂量学模型通常将细胞表示为规则堆积的球体，这可能无法反映真实的肿瘤微结构。本研究探讨了由组织病理学信息构建的三维（3D）肿瘤微结构如何影响TRT中的细胞吸收剂量分布、预测的放射生物学反应及治疗相关结论。方法：根据厚切片3D循环免疫荧光（3D CyCIF）成像数据，构建了逼真的3D细胞肿瘤模型。针对Lu-177、Pd-103、Tb-161和Y-90进行了蒙特卡罗辐射输运模拟，其中放射性活度定位于癌细胞亚细胞区室及非癌细胞靶点。分别计算每个细胞核的每次细胞簇总衰变吸收剂量，并与相应的简化球形肿瘤模型进行比较。采用线性二次模型估算细胞存活分数，并根据单个癌细胞的存活概率计算肿瘤控制概率（TCP）。结果：对于核定位，简化模型将癌细胞核平均吸收剂量高估了9.54%至14.51%；对于细胞质和细胞膜定位，高估幅度为33.23%至44.88%。在较大的组织模型中，若干情况下简化几何模型与真实几何模型产生了相近的平均吸收剂量；然而，真实模型始终产生更宽的细胞剂量分布，其中包括简化模型未能捕捉到的低剂量癌细胞亚群。这些剂量分布差异
并进一步扩大了存活分数分布的差异，改变了 TCP 预测结果。在空间异质性肿瘤区域中，对于核定位，真实模型需要增加 1.11 至 1.33 倍活度才能达到 TCP90；对于胞质和细胞膜定位，则需要增加 1.49 至 5.93 倍活度。为实现相近的肿瘤控制效果，在简化模型与真实模型中，与最大程度保护周围非癌细胞相关的放射性核素及源定位组合并不相同。体素内分析进一步表明，假设体素尺度上的活度均匀分布，可能会掩盖具有生物学意义的微观剂量异质性。结论：肿瘤原生三维微观结构会显著影响细胞吸收剂量分布、预测的生物学反应以及治疗相关结论。组织病理学信息指导的三维细胞模型可作为表征细胞剂量异质性的补充框架，并有望改进对异质性肿瘤组织中放射性核素及亚细胞靶向策略的评估。
关键词：靶向放射性核素治疗 · 细胞剂量学 · 三维肿瘤微结构 · 蒙特卡罗辐射输运 · 放射生物学响应 · 肿瘤控制概率
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.23.753948v1?rss=1