中华放射医学与防护杂志  2022, Vol. 42 Issue (10): 812-816   PDF    
引用本文
孙彦泽, 钱建军, 田野. 国内放射生物学研究中物理剂量报告规范性现状调查[J]. 中华放射医学与防护杂志, 2022, 42(10): 812-816, DOI: 10.3760/cma.j.cn112271-20220708-00283.
国内放射生物学研究中物理剂量报告规范性现状调查
孙彦泽 , 钱建军 , 田野     
苏州大学附属第二医院放疗科 苏州大学放射肿瘤治疗学研究所 苏州市肿瘤放射治疗学重点实验室, 苏州 215004
收稿日期: 2022-07-08
基金项目: 苏州市放射治疗学临床医学中心项目(Szlcyxzx202103)
通信作者: 钱建军, Email: qianjianjun0628@aliyun.com
[摘要] 目的 通过文献调查, 了解国内放射生物学研究中物理剂量参数的规范性现状。方法 调查国内两本重要的学术期刊——《中华放射肿瘤学杂志》和《中华放射医学与防护杂志》近5年发表的放射生物学论文, 针对物理剂量学参数, 按照美国国家癌症研究所(NCI)和Desrosiers等推荐的评分系统对其书写的规范性进行评分(满分10分)。结果 两本杂志共纳入222篇文献, 中位得分为5.0分。其中, 有72.1%的文献得分为4.0~7.0分, 有68.0%的文献得分≤5.5分, 另有18.5%得分≤3.0分。有90.1%和97.7%的文献分别描述了"射线类型"、"吸收剂量", 平均得分最高(0.90和0.98分), "剂量学校准"平均得分最低(0分)。结论 尽管绝大多数文献都描述了"射线类型"和"吸收剂量", 但大多数其他细节未被报告。这表明在国内放射生物学研究中物理剂量学报告的规范性存在缺陷, 预计可能影响研究结果的可再现性和可解释性, 应被重视。
[关键词] 放射生物学    物理剂量学    可再现性    规范性    
Current situation investigation on the standardization of physical dose description in radiobiology researches in China
Sun Yanze , Qian Jianjun , Tian Ye     
Department of Radiotherapy and Oncology, Second Affiliated Hospital of Soochow University, Institute of Radiotherapy and Oncology, Soochow University, Suzhou Key Laboratory of Radiotherapy and Oncology, Suzhou 215004, China
Fund programs: Suzhou Radiotherapy Clinical Medical Center (Szlcyxzx202103)
Corresponding author: Qian Jianjun, Email: qianjianjun0628@aliyun.com
[Abstract] Objective To understand the normative status of physical dose description in domestic radiobiology studies through literature study. Methods According to the scoring system recommended by the National Cancer Institute (NCI) and Desrosiers et al, evaluate (full Score: 10 points) the normalization of physical dosimetry description in the radiobiology-related articles published in two important journals, Chinese Journal of Radiation Oncology and Chinese Journal of Radiological Medicine and Protection, in past 5 years. Results A total of 222 relevant articles from these two journals were included, and a median score of 5.0 was evaluated. Among them, 72.1% of the literatures scored 4.0-7.0 points, 68.0% of the literatures scored ≤5.5 points, and 18.5% scored ≤3.0 points. 90.1% and 97.7% of the literatures described "the type of ray" and "absorbed dose", with the highest average score (0.90 and 0.98 points) respectively. The lowest average score of "dosimetry calibration" was 0 point. Conclusions Although the most of literatures described "the type of ray" and "absorbed dose", most other details of dosimetric parameters were not reported. Therefore, there is a deficiency in the standardized description of physical dosimetry in domestic radiobiology literatures, which may affect the reproducibility and interpretability of research result.
[Key words] Radiobiology    Physical dosimetry    Reproducibility    Normalization    

10年前，美国的2项调查初步证实了在放射生物学研究中存在着较差的研究结果再现性问题[1-3]。与其他科学研究一样，无法再现科学发现将导致研究的高成本与低效率[4]。放射生物学研究中物理剂量报告的不规范描述是导致再现性较差的一个重要原因。2020年《Int J Radiat Oncol Biol Phys》发表的一项针对469份杂志的1 758篇文章的调查表明，这些研究在报告物理剂量学细节方面存在严重缺陷，并由此损害了大部分放射生物学研究的可重复性和可解释性[5]。因此，重视及提升物理剂量报告的规范性至关重要，但目前国内的放射生物学研究相关物理剂量报告规范性现状不得而知。因此，本文针对近5年发表在国内2本重要的学术期刊《中华放射肿瘤学杂志》和《中华放射医学与防护杂志》的放射生物学研究进行调查。

资料与方法

1. 文献检索方法：在万方数据知识服务平台镜像版的高级检索功能中，检索“动物”或“细胞”或“大鼠”或“小鼠”(搜索范围“全部”，搜索方式“模糊”)与“中华放射肿瘤学杂志”(搜索范围“期刊刊名”，搜索方式“精确”)，发表年份限于2017—2022(截至搜索时间2022年5月31日)；检索“动物”或“细胞”或“大鼠”或“小鼠”(搜索范围“全部”，搜索方式“模糊”)与“中华放射医学与防护杂志”(搜索范围“期刊刊名”，搜索方式“精确”)，发表年份限于2017—2022(截止搜索时间2022年5月31日)。

因该两本杂志发表的研究均与放射相关，故在检索关键词中未包括“放射性”、“放射”或“辐射”。考虑到存在关键词表述不规范的可能性，因此，检索范围按“全部”而不是“关键词”。

2. 文献排除标准和分析方法：本检索仅包括在该两本杂志发表的放射生物学研究论文，排除与“动物”、“细胞”、“大鼠”以及“小鼠”相关的临床研究论文，以及放射生物学研究相关的综述。由两位具有临床/影像教育背景的高年资医学物理师各自分析其中一本杂志最后所纳入的文献，然后两位物理师交叉核对检查分析的结果。

3. 评分方法：按照美国国家癌症研究所(NCI) 以及Draeger等[5]和Desrosiers等[6]的推荐，评分项目包括4大项：放射源描述(3分)、剂量学校正(2分)、剂量规范(2.5分)和辐照几何描述(2.5分)，共含14个小项，见表 1。所有项目满分为10分，如在文献中有明确且正确地描述该项目则给予相应的分值，某文献的得分是该文献所有14个评分项的累积得分。

表 1 评分标准及调查结果 Table 1 Scoring criteria and survey results

如有6 MV、6 MeV等描述则给予“射线类型”和“射线质”的分值，当只提及“加速器”而无进一步的射线(X射线或电子线)描述时则不给予分值。如有“单次照射”、“分n次照射”、“照射n次后”、以及“单野单次”等则给予“分次(照射次数或间隔)”分值；如有“源皮距”、“源靶距”、“距源n厘米”等则给予“与源的距离”分值；如有“单野”、“垂照”、“垂直照射”、“机架角度180°”等描述则给予“照射野的数目/几何”分值；如有“(生物样品)放置在一木板(水箱或固体水)上”则给予“反向散射/衰减”分值。

4. 统计学处理：总体的文献得分用中位值表示，图表的制作采用Excel 2021软件完成。采用SPSS 19.0软件进行统计学比较，经正态性检验，采用配对样本t检验分析相邻发表年份之间文献的得分差异，采用Pearson法分析得分与年份的相关性。P < 0.05为差异有统计学意义。

结果

1. 文献纳入结果：共检索到2017年1月至2022年5月期间共593篇文献，其中，《中华放射肿瘤学杂志》和《中华放射医学与防护杂志》分别为346和247篇。排除临床研究(349篇)、综述(10篇)和内照射(12篇)文献后，有222篇(2本杂志分别为115和107篇)纳入分析。按文献发表年份分布，2017年至2022年(1—5月)分别有53、36、36、45、43和9篇，见图 1。

图 1 按发表年份分布的文献数量和得分 Figure 1 Number of articles and scores articles by year of publication

2. 分值统计结果：222篇文献按照评分标准分析后的得分中位值为5.0分(1.0~8.0)，其中，《中华放射肿瘤学杂志》和《中华放射医学与防护杂志》中位值分别为4.5(1.0~7.5)、5.5分(1.0~8.0)。文献分值总体分布见图 2，其中有72.1%(160篇)的文献在4.0~7.0分之间、有68.0%(124篇)的文献得分≤5.5分、有18.5%(41篇)的文献得分≤3.0分。

图 2 不同分值所对应的文献数量分布 Figure 2 Number distribution of papers corresponding to different scores

放射源描述、剂量规范、辐照几何描述和剂量学校准4大类评分项平均得分为2.19、1.90、0.73和0.01分，见表 1。其中，“射线类型”、“生物样本的吸收剂量”项分别有90.1%和97.7%的文献进行了描述，平均得分最高，分别是0.90和0.98分。“剂量学校准”项平均得分最低，为0.01分，其中的“测量设备”和“测量介质”小项均为0分。

按文献发表年份分布，2017年至2022年5月得分中位值分别为：5.5、5.8、5.0、5.0、4.5和4.5分，相邻发表年份间得分差异无统计学意义(P>0.05)，分值与年份无相关性(R=-0.599，P=0.209)，说明随着放疗技术的进步和设备的更新，对物理剂量参数规范性描述的重视程度并没有大的改变。

3. 其他分类统计：在本研究纳入的222篇放射生物学研究中，最常采用的射线类型是MV级X射线(53%)，kV级X射线(12%)与60Co γ射线(12%)，其次是137Cs γ射线(4%)、加速器电子线(3%)、质子和重离子射线(1%)。另外，在不详的分类中只提到X射线未进一步具体描述的占5.1%。辐照设备由多至少依次为：放疗加速器(53%)、放射生物学研究专用设备(28%)以及设备不详(19%)。所研究的生物样本中，细胞占66%，动物(主要是大鼠、小鼠)占32%(图 3)。

图 3 文献按照放射源、辐照设备和生物样本分类占比 Figure 3 The proportion of literatures classified according to radioactive sources, irradiation equipment and biological samples

讨论

近年来，关于科学研究结果的“可再现性”问题已成为备受关注的焦点。2016年《自然》杂志对1 576名研究人员的调查结果显示，超过70%的研究人员未能成功再现/重复另一位科学家的实验，且有超过一半的研究人员未能重复自己的实验[4]。放射生物学与其他学科一样，也存在严重的研究结果再现性问题。

放射生物学研究中的剂量效应关系在很大程度上取决于射线的类型、剂量、能量以及剂量率等[5]。生物样本辐照剂量的不确定性必然会影响该剂量效应关系，从而影响研究结果。同样重要的是，即使有准确的研究结果，在发表时如未能提供完整且规范的辐照细节，也会影响该结果的可再现性、可解释性、可比性和可靠性[5-6]。因此，准确了解已发表的放射生物学研究中物理剂量报告规范性的实际情况，是提升规范性，从而改善研究结果再现性的第一步。

Draeger等[5]针对近20年来国外临床前放射生物学研究中物理和剂量学报道现状进行了首次大规模系统调查。该调查显示，尽管一些物理和剂量学参数(如剂量、放射源类型和能量)得到了很好的报道，但大多数文献没有对这些参数描述，多数文章在满分为10分的评分系统中得分介于4.0~6.0分之间，且3/4的文章≤5.5分，极少数(3.0%)获得了8分以上。本研究调查了国内近5年放射生物学研究的现状，多数文献在4.0~7.0分之间，68%(124篇)的文章得分≤5.5分，有3%(6篇)文献的得分仅有1分，仅有0.5%(1篇)文章获得了最高分8分。由此看出，国内的得分结果与Draeger等[5]的国外调查结果类似。

从得分分布情况分析，本调查4大类评分项平均得分“放射源描述”>“剂量规范”>“辐照几何描述”>“剂量学校准”。由此能大体看出，多数作者对放射生物学研究中物理剂量参数的重要性重视不足。绝大多数文献(>90%)很好地描述了“放射源”、“吸收剂量”，约2/3的文献描述了“剂量率”、“射线质”、“设备型号”和“与源/靶的距离”，< 1/2的文献描述了“照射分次”和“照射野大小”。而在剂量学校准中，仅有3篇文献描述绝对剂量校准协议，在测量设备和测量使用介质方面，所有文献均未有描述。与此类似，国外的绝大多数(99.0%)研究对“吸收剂量”进行了描述，约2/3的文献描述了“剂量率”，针对“剂量学校准”也是最少的：其中只有1.2%的作者列出了用于机器校准的方案，只有15.9%的文献列出了测量设备[5]。

6篇得分为1.0分的文献对物理剂量学参数的细节描述相当缺乏，其中一篇文献是这样描述的：待细胞贴壁后，予以不同剂量射线照射处理(0、6 Gy)，置于37℃、5%CO2培养箱常规培养。仅“6 Gy”吸收剂量的描述对于辐照实验的可重复性来说是十分不足的。因此，建议在放射生物学研究中，针对物理剂量的规范描述举例如下：采用美国瓦里安加速器VitalBeam 6 MV光子射线，源皮距(SSD)为100 cm，吸收剂量率为600 cGy/min，机架0°单野单次照射10 Gy。培养皿尺寸为6 cm×10 cm，下面垫30 cm × 30 cm × 5 cm的固体水，再置于治疗床上，照射野8 cm × 12 cm。加速器采用经标准实验室比对的Farmer剂量仪在标准水箱中采用国际原子能机构(IAEA)TRS-398标准进行剂量校准。

另一方面，除了报告的规范性，在放射生物学研究中，保持物理剂量的准确性对于确保不同研究机构之间实验的可比性非常重要。如果剂量不准确，则结论可能无效或在其他实验室中不可再现。在该研究的统计中发现剂量学校准这一项得分最低，只有1.4%(3篇)文献对绝对剂量校准标准或协议这一小项进行了描述，而校准测量设备和校准的介质两小项均没有文献描述。美国辐射研究学会(RRS)和美国医学物理学家协会(AAPM)在Stephen Kry博士的指导下发起了一项关于建立放射生物学实验中准确剂量测定指南的倡议(AAPM TG 319)[7]。该指南预计将进一步明确当前放射生物学研究中剂量学的不确定性和标准化需求，以及对基础知识和临床转化研究的潜在影响。

本调查关注的仅是文献中物理剂量学参数细节的描述，而不是它们的研究质量。为了尽可能做到调查数据的精准性，对所有文献均保持最大程度的怀疑，一些未描述或者描述模糊的文献均归类至“不详”中，而不进行推理或揣测。同时，也发现在部分文献中，对物理剂量参数的描述术语不统一，如在描述“与源/靶的距离”时就发现在细胞实验采用了“源皮距”、“源靶距”两种术语。在描述辐照设备时采用了模糊的语句“放射仪(SIMENS)”。有文献在材料与方法的“主要设备”中描述了“瓦里安Clinic 600 CD”，而在实际照射小鼠时则采用了“PRIMUS加速器”，剂量率却是“400 cGy/min”；另有文献将加速器的照射野描述成“80 cm × 80 cm”。这两个显然是误写的错误，这些错误的信息混杂在本就不规范的描述中，尽管可能不会损害研究结果的准确性，但也会带来歧义、影响结果的可再现性。

导致上述不规范的物理剂量学描述，可能是论文作者缺乏物理剂量学知识，因而忽视了其重要性。多数作者并没有经过系统性的放射物理学的培训，有的作者可能多数时间是在实验室，他们在撰写论文时会对不熟悉的剂量学参数细节描述较少，而对自己熟悉的实验仪器和试剂描述较多。还有的作者会想当然地认为，“吸收剂量”参数已足够描述辐照实验了。因此，所看到的多数文献对实验器材的描述细节明显较物理剂量学参数丰富，而在后者的描述中，“吸收剂量”的描述出现在了97.7%的文献中，甚至6篇得分仅1分的文献也都描述了“吸收剂量”。

Draeger等[5]的研究显示，不同期刊之间物理剂量报告的规范性存在差别。在高影响因子期刊上发表的引用良好的论文最有可能缺乏剂量学细节的描述，并认为这可能是这些期刊对字数篇幅限制更为严格所致。此外，相对于非专业期刊，在放射生物学专业期刊发表的文章更有可能提供相对丰富的剂量学细节描述。根据国内的实际情况，本调查仅分析了《中华放射肿瘤学杂志》和《中华放射医学与防护杂志》，因其是国内肿瘤放疗领域最重要的2本高引用专业期刊，所发表的放射生物学研究代表着国内的前沿水平，因此本调查纳入的期刊数目尽管少，但具有代表性。

综上所述，本调查结果展示了国内近5年放射生物学研究中物理剂量报告规范性现状，结果与国外情况相似，尽管绝大多数文献都描述了“射线类型”和“吸收剂量”，但大多数文献未能报告放射生物学研究结果可重复、可解释和可比较所需的其他细节。这表明在国内放射生物学研究中物理剂量学报告的规范性存在缺陷。由此，需要针对研究者的物理剂量学知识进行系统性培训，同时，审稿人和期刊编辑也有责任确保发表的文章尽可能完善物理剂量学相关的详细实验细节。

利益冲突  所有作者没有任何利益冲突，未接受任何不当的职务或财务利益

作者贡献声明  孙彦泽负责文章撰写；钱建军负责文章修改；田野负责审校

参考文献
[1]
Mullard A. Reliability of 'new drug target' claims called into question[J]. Nat Rev Drug Discov, 2011, 10(9): 643-644. DOI:10.1038/nrd3545
[2]
Begley CG, Ellis LM. Drug development: Raise standards for preclinical cancer research[J]. Nature, 2012, 483(7391): 531-533. DOI:10.1038/483531a
[3]
Liu FF, Okunieff P, Bernhard EJ, et al. Lessons learned from radiation oncology clinical trials[J]. Clin Cancer Res, 2013, 19(22): 6089-6100. DOI:10.1158/1078-0432.CCR-13-1116
[4]
Baker M. 1, 500 scientists lift the lid on reproducibility[J]. Nature, 2016, 533(7604): 452-454. DOI:10.1038/533452a
[5]
Draeger E, Sawant A, Johnstone C, et al. A dose of reality: how 20 years of incomplete physics and dosimetry reporting in radiobiology studies may have contributed to the reproducibility crisis[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2020, 106(2): 243-252. DOI:10.1016/j.ijrobp.2019.06.2545
[6]
Desrosiers M, DeWerd L, Deye J, et al. The importance of dosimetry standardization in radiobiology[J]. J Res Natl Inst Stand Technol, 2013, 118: 403-418. DOI:10.6028/jres.118.021
[7]
Kry S, Bazalova-Carter M. Task Group No. 319-Task Group on the Guidelines for accurate dosimetry in radiation biology experiments (TG319)[EB/OL]. (2018-07-08)[2022.08] https://www.aapm.org/org/structure/default.asp?committee_code=TG319.