Microdosimetric Response of Physical and Biological Systems to Low and High Let Radiations pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Horowitz, Yigal 编

出品人:

页数:500

译者:

出版时间:2006-6

价格:$ 276.85

装帧:HRD

isbn号码:9780444516435

丛书系列:

图书标签:

Microdosimetry
Radiation biology
LET
DNA damage
Radiation therapy
Ionizing radiation
Track structure
Biological effects
Repair mechanisms
Low dose radiation

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具体描述

One of the aims of this book was to focus the attention of specialists to the diversity of the effects of the ionising radiation on biological and physical systems. Special emphasis has been placed on the exquisite complexities/differences introduced by high ionisation density versus low ionisation density irradiation in both biological and physical systems (Scholz Chapter 1, Horowitz Chapter 2, Olko Chapter 3). As well we wanted to point out the need for novel experimental and theoretical approaches required to advance the important fields of micro and nanodosimetry. Important first steps have already been taken, for example, the accelerated application of semiconductor detectors in their various forms to microdosimetry and as well to practical, important applications in the radiation dosimetry of oncological procedures (Rosenfeld Chapter 6). The vast number of applications of TLD to radiation dosimetry are not neglected; a special chapter is devoted to the application of TLDs to medical dosimetry applications (Mobit and Kron Chapter 7) as well as a tutorial approach in an additional chapter to the cavity theories required to extrapolate dose from the detector medium to the tissue medium (Mobit and Sandison - Chapter 5). One of the major features of this book is the intensive, in depth, coverage of the theory and modelling of TL both from the solid state physics point of view (Chen Chapter 4) and the microdosimetic point of view (Horowitz Chapter 2 and Olko Chapter 3). The many puzzling, quaint, quizzical features of TL science can now be understood in the framework of these advanced theoretical models, explained in straightforward, understandable terms. It quantifies/unifies the effects of ionising radiation in both the biological and physical systems. It provides the authoritative treatment of applications of semiconductor detectors and thermoluminescence dosemeters in medical radiation dosimetry. It covers basic and advanced aspects of microdosimetry applied to both biological and physical systems. It includes in-depth review of the effects of the density of ionising radiation in tsl and osl. It provides concise and elegant treatment of cavity theory in medical oncological dosimetry.

辐射生物物理学中的前沿探索：从原子尺度到宏观效应的综合解析本书籍汇集了当代辐射物理学与生物学交叉领域最前沿的研究成果，聚焦于辐射在物质，特别是生物组织中相互作用的微观机制，及其引发的宏观生物学效应。它并非仅仅是对现有知识的简单罗列，而是一部深入剖析辐射能量沉积过程与生物损伤应答复杂性的深度学术专著。全书结构严谨，内容涵盖了从基础的能量转移理论到先进的辐射防护策略等多个维度，旨在为该领域的科研人员、高级学生以及相关行业工程师提供一个全面、深入且具有前瞻性的参考视角。第一部分：辐射与物质相互作用的基础物理机制本书的开篇部分，奠定了理解后续所有生物学效应的物理学基础。我们首先详尽地阐述了各类电离辐射——包括伽马射线、X射线、质子、重离子以及中子——在穿过物质介质（特别是低原子序数材料，如水和生物组织等效介质）时，其能量损失和电离事件发生的概率与机制。重点章节深入探讨了能量沉积的尺度效应。传统的宏观剂量学描述在纳米尺度上显得力不从心，因此，本书引入了高分辨率的蒙特卡洛模拟技术（如Geant4-DNA框架）来精确追踪单个或少数几个次级电子（如$delta$射线）在DNA双螺旋结构附近的行为。我们详细分析了电子的二次激发与电离，计算了电子在不同初级能量下的平均自由程和局域能量沉积密度。这部分内容强调了线性能量转移（LET）的概念，并对其在不同辐射场中的物理意义进行了细致的辨析，区分了高LET和低LET辐射在微观尺度上能量分布的本质差异。一个核心的讨论点在于靶区尺寸与辐射相互作用的相关性。我们基于最新的实验数据和理论模型，量化了在不同生物学关键靶点（如染色质域、核基质等）内，辐射诱发的初始物理事件（如离子对、自由基产生）的空间聚集性，这直接关系到后续的DNA损伤类型和复杂性。第二部分：微剂量学：从物理事件到化学损伤的桥梁本部分是本书的理论核心之一，致力于填补物理事件与生物化学损伤之间的鸿沟。我们引入了微剂量学（Microdosimetry）的概念，并将其扩展到纳米剂量学的范畴，以更精细地刻画能量在细胞核和细胞器尺度上的沉积。书中详细解析了辐射化学的瞬态过程。重点分析了水体辐射分解产生的活性氧物质（ROS）——特别是羟自由基（$cdot ext{OH}$）——的扩散、迁移和反应动力学。我们利用皮秒级甚至飞秒级的时空分辨技术模型，来模拟这些高活性化学物种在细胞质和核质中的浓度梯度和靶向性。更进一步，本书探讨了DNA损伤的物理-化学耦合模型。我们不再将DNA损伤视为随机的单事件，而是将其视为特定物理能量沉积模式的必然结果。这包括对直接损伤（辐射直接击中DNA分子）和间接损伤（自由基攻击）的贡献度进行量化分析，并特别关注了复杂性DNA损伤（Complex DNA Damage, CDD）的形成机制。通过对双链断裂（DSBs）及其伴随的碱基损伤、单链断裂（SSBs）之间拓扑关联的分析，我们揭示了高LET辐射导致CDD几率远高于低LET辐射的微观物理根源。第三部分：生物系统的复杂响应与剂量效应模型在建立了精确的微观能量沉积和初始化学损伤模型之后，本书转向探讨生物系统如何对这些损伤做出反应，以及这些反应如何转化为可观测的生物学终点。我们对辐射生物学的关键靶点进行了深入的生物物理学审视。这包括对膜损伤、线粒体功能障碍以及细胞器损伤在辐射暴露下的动态变化进行建模。特别强调了辐射诱导的信号转导通路（如ATM/ATR通路）的激活与饱和现象，并讨论了这些通路如何受初始物理事件的空间和时间分布所调控。书中详细介绍了修复动力学与辐射敏感性。我们构建了多组分DNA修复模型，用以解释不同辐射类型下，非连接性DSB（NHEJ）和同源重组修复（HR）的相对效率差异。此外，我们对比分析了不同细胞类型（如干细胞与分化细胞）在应对相同物理损伤时的修复策略差异，这解释了组织和器官水平上辐射敏感性的异质性。在剂量效应建模方面，本书超越了传统的线性二次模型（LQM）。我们引入了非线性随机效应模型，特别是那些考虑了能量沉积非均匀性和空间相关性的模型。这些模型旨在更准确地预测低剂量辐射效应（如辐射后效应和辐射诱导的非靶效应，GCR），并为制定更合理的辐射安全标准提供了物理学依据。第四部分：先进的测量技术与辐射防护展望本书的最后部分将理论与实践相结合，介绍了当前用于探测和量化微观辐射效应的最先进技术，并展望了未来的辐射防护方向。我们详细阐述了纳米级剂量测量技术的最新进展，包括使用量子点、纳米颗粒阵列以及基于原子尺度的探测器来记录局部能量沉积。同时，对生物标志物的评估方法也进行了深入的讨论，特别是高分辨率的荧光原位杂交（FISH）技术和高通量蛋白质组学在评估CDD频率和修复进程中的应用。在辐射防护方面，本书强调了基于微剂量学优化的防护策略。这包括对屏蔽材料的选择、对空间辐射环境的精确评估，以及针对特定辐射场（如质子治疗或深空探索）的生物等效剂量（BED）的优化计算。我们探讨了如何利用对辐射相互作用机制的深刻理解，来开发更有效的辐射防护药物和分子干预手段。总而言之，本书提供了一个跨越物理学、化学和生物学边界的综合框架，旨在深化读者对辐射如何通过微观尺度事件，最终影响宏观生命系统的理解。它是一本面向未来研究者的工具书，致力于推动辐射科学向更精确、更具预测性的方向发展。