A small-scale dosimetry model of the liver tissue

Att behandla tumörsjukdomar genom injektion av radioaktiva läkemedel är en behandlingsteknik kallad radionuklidterapi. Det radioaktiva läkemedlet består av en radioaktiv isotop, fäst på en målsökande bärarmolekyl, specifik för den vävnad vari man önskar att läkemedlet skall ansamlas. Då den radioaktiva isotopen sönderfaller sänds joniserande strålning ut; strålning med förmågan att jonisera molekyler i den vävnad den sänds ut. Jonisering av vävnad kan medföra skador på DNA i cellkärnan, vilket kan leda till att cellen slutar fungerar, eller till och med dör. För en tumörcell är detta ett önskvärt resultat; selektiv, lokal och målsökande strålbehandling. Då strålningen från en radioaktiv isotop sänds ut i ett medium kommer den att på olika sätt växelverka med materian, varpå strålningen genom energiavgivning till mediet kommer att bromsas in och så småningom absorberas. Denna energiavgivning är den bakomliggande orsaken till joniseringen av mediet, varpå en ökad energideponering ökar antalet inträffade skador på DNA. Ett mått på denna energideponering anges som deponerad energi per massenhet och anges i enheten gray [Gy] och kallas absorberad dos. Att beräkna den absorberade dosen är av intresse för att kunna optimera radionuklidterapin och således minska bieffekterna av stålningen på den friska vävnaden. Då den absorberade energin inuti en levande vävnad är en storhet som inte går att mäta, måste en beräkning genomföras för att erhålla en uppskattning av den absorberade dosen. Grunden för storheten absorberad dos är deponering av emitterad energi, en deponering som beror på de emitterade partiklarnas transport genom ett medium. Denna transport kan inte enkelt beräknas analytiskt, utan måste med hjälp av ett datorprogram, ett så kallat Monte Carlo program, simuleras fram. Simulering av partiklars väg genom ett medium kräver en datormodell som beskriver dess geometri. De konventionella modellerna för att beräkna absorberad dos i mänskliga organ använder sig av en mycket förenklad bild av vävnaden, vilket leder till en osäker beräkning av den absorberade dosen. Syftet med detta projekt var att konstruera en mer noggrann modell av levervävnaden, för att på cellnivå kunna bestämma den absorberade dosen och således öka förståelsen för den absorberade dosens samband med den biologiska effekten. Nya radionuklidbehandlingar har under de senaste åren introducerats i den kliniska verksamheten, behandlingar där mycket höga aktiviteter levereras för att uppnå absorberade doser höga nog för gott behandlingsresultat. Riskanalysen för frisk vävnad blir således än viktigare, varpå vikten av att kunna utföra rimligen adekvata absorberade dosberäkningar på en liten skala är stor. I detta arbete har en realistisk modell av levervävnadens cellulära struktur skapats, baserad på morfologin av leverns funktionella enhet. Modellen kan således användas till att beräkna lokalt absorberade doser till de enskillda levercellerna, en absorberad dosberäkning mer detaljerad än den medelabsorberade dos vilken levereas med dagens beräkningsmodeller.