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在英国日光光动力疗法中使用照度作为有效的光传递的指南
P. Orsquo;Mahoney, M. Khazova, M. Higlett, T. Lister, S. Ibbotson and E. Eadie
1
Photobiology Unit, NHS Tayside, Ninewells Hospital, Dundee, U.K.
2
The Scottish Photodynamic Therapy Centre, Dundee, U.K.
3
University of Dundee, Dundee, U.K.
4
Public Health England, Didcot, U.K.
5
Salisbury NHS Foundation Trust, Salisbury, U.K
摘要:
背景日光 PDT (dPDT) 是一种有效的和几乎无痛的治疗日光脂溢性的场变化。测量原卟啉 IX (PpIX) 加权暴露剂量可以表明, 当条件是最可行的有效的 dPDT。如果能提供更详细的接触剂量和适当治疗条件的信息, 将有利于从业人员。如果没有先进的测量设备, 更简单、更经济有效的剂量测量方法是可取的。
目的:
设计一种模型, 使照度数据可以转换为 PpIX 加权曝光剂量, 并使用该模型估计在英国和爱尔兰 dPDT 的适当时间。
方法:
对光谱辐照度数据进行分析, 获得 PpIX 加权剂量的照度转换模型。该模型适用于九个地点的历史照度数据, 可在英国和爱尔兰获得 PpIX 加权剂量。
同时还考虑了温度数据和基于温室的 dPDT 的分析。结果提出了九个位置上预期 PpIX 加权剂量的分布。温度数据表明, 即使有足够的光照射, dPDT 也可能太冷。基于温室的 dPDT 可以延长该年的时间, 以进行可能的治疗。
结论:
本文提出的转换模型提供了一种利用照度读数计算 PpIX 加权照射剂量的方法。使用所提出的方法可以简单、低成本地进行 dPDT 的剂量测定;然而, 所提出的结果可以作为指导, 为那些考虑 dPDT, 而不需要进行测量本身。
这个话题已经知道了什么？
·日光光动力疗法 (dPDT) 是一种有效的, 几乎无痛的现场治疗日光脂溢性
·原卟啉 IX (PpIX) 加权光剂量的患者接受治疗是有效治疗的重要决定因素
·大多数从事 dPDT 的中心不客观地测量治疗过程中的光照射剂量, 对了解所需的暴露条件缺乏信心
这项研究补充了什么？
·一种新的方法来估计病人的 PpIX 加权暴露剂量从单一的照度测量
·来自英国和爱尔兰九个地点的详细客观信息, dPDT 可能的治疗条件
·提高在英国对有效 dPDT 暴露条件的理解和信心
光动力疗法 (PDT) 是一种有吸引力的治疗浅 nonmelanoma 皮肤癌和发育不良, 包括日光脂溢性 (AK)。常规 PDT (cPDT) 可以在相对较大的表面积 (约 5 9 10 厘米2) 上执行,1具有高效、良好的美容效果和较高的患者满意度。2 -5 在 cPDT 中, 光被传送到目标区域, 通常使用红色发光二极管银行。1照射到皮肤表面的光剂量是皮肤表面和曝光时间的辐照产物。有效治疗需要足够的漂白光敏剂, 原卟啉 IX (PpIX)。辐照度和时间都可以很容易地控制在 cPDT, 这允许准确地确定交付的光剂量。然而, 这种治疗的缺点是, 它可能是痛苦的,6-8 , 需要多次访问医院的病人进行广泛的实地改变, 需要大面积治疗.
cPDT 治疗场改变 AK 的一种较不痛苦和更有效的替代方法是日光 PDT (dPDT), 其中太阳被用作治疗的光源。69、10太阳是一种含有紫外线、可见光和红外线电磁辐射的宽带源, 它的目标是 PpIX 的所有吸收峰。dPDT 治疗时间长于 cPDT, 国际上一致建议至少2小时日光照射进行有效治疗。11这种曝光时间可以控制;然而, 日光在治疗现场的辐照度有些难以预测, 特别是在气候条件多变的地点, 如英国。这使得 dPDT 的准确剂量比 cPDT 更具挑战性, 是医生和病人的一个限制因素, 因为存在一定程度的不确定性, 因此对治疗缺乏信心。
以往的研究在 dPDT 期间测量了不同方法的光剂量, 包括 (i) 使用手腕上佩戴的专用装置直接测量 PpIX 加权光剂量;10(二) 测量日光光谱辐照度的 spectroradiometers;12和 (iii) 手持式轻型电表。9这些技术需要昂贵的, 往往是定制的设备与相关的支持的计量专家, 如医学物理学家, 而 dPDT 本身的优点之一是, 它是一个相对简单的治疗, 不需要高专家输入。如果与 dPDT 相关的剂量可以简化, 使其便宜和简单, 治疗可能会更有吸引力, 在那里从业者希望得到准确剂量的保证, 但没有专家支持执行一些以前提到的技术。这在英国这样的国家尤为重要, 那里的天气状况和光照水平在一天内会发生剧烈变化。
作为一个解决方案, 我们建议, 照度测量在莱克丝, 可以用在一个简单的计算, 以确定有效的 PpIX 的辐照度, 随后 PpIX 加权照射剂量。为了验证这个模型, 我们将模拟结果与英国三个地点的直接光谱辐照度测量进行了比较。经过验证后, 对英国九个地点的历史照度和温度数据进行了分析, 然后可以用来建议适当的时间和日期来执行 dPDT。这可以促进更有见识的临床实践, 并为考虑 dPDT 作为治疗选择的中心提供信息。
材料和方法
转换模型
数据收集
从公共卫生英国的监测站 (51575°N, 1318°W), 在15分钟之间的时间间隔, 在09:00 和17:00, 从3月到2015年10月。测量是在水平面上使用冰川 X TE 冷却电荷耦合器件阵列光谱仪 (BWTek, 纽瓦克, 新泽西州, 美国), 耦合到一个 D7-SMA 扩散器 (边沁仪器, 阅读, 英国) 的光纤。该仪器是用 1000 W 钨-卤素灯校准的, 在环境控制的实验室中标定的, 用于 PhysikalischTechnische Bundesanstalt 可溯源参考标准的光谱辐照度 (不伦瑞克和柏林, https://www.ptb.de)。如果白天缺少时间点, 则不包括全天数据, 如果在日落后发生, 则排除时间点.
模型
从光谱辐照度数据的乘积、光度和 PpIX 吸收函数等方面, 得到了光照和 PpIX 的辐照度。1314确定了每个数据点的照度 PpIX 加权辐照度的比值, 并进行了一个迭代过程, 以生成一个精确地将光照值转换为 PpIX 加权辐照的模型。在迭代过程的每个阶段, 将当前模型的结果与测量得出的 PpIX 加权辐照度的值进行比较。
模型验证
测试已开发的模型, 来自三个英国站点的日光光谱辐照度数据 (类似于。-索尔兹伯里 (5107°n, 179°w), 诺丁汉 (5307°n, 124°w) 和邓迪 (5446°n, 297°w)-获得了; 该模型应用于实际计算的 PpIX 加权 irradiances 的数据和百分比差。这被用作衡量不同位置的转换模型的度量值.
统计分析
进行统计分析选配, 使用双变量分析或方差分析酌情。意义在 P lt; 001 中设置.
英国位置分析
公共卫生英国在英国和爱尔兰的九个地点运行一个太阳能监测网络 (图 1);15照度是使用 Macam Photometrics SD-104 Lcos 探测器记录的。2013年至 12月31日, 在09:00 至17:00 之间, 500 000 个测量数据点以5min 间隔从-15 包含。自定义编写的 MATLAB程序, 使用前面描述的模型, 用于将照度值转换为 PpIX 加权光照和随后的 PpIX 加权照射剂量。此外, 每个地点的温度数据 (从天气地下)16获取的数据都是在照度数据的同一期间获得的。
图1 英国和爱尔兰的九个地点运行一个太阳能监测网络
平均每日最大温度和有效剂量数据用于为每个地点推荐日光 PDT 时的月份和时间。在设置有效日光 PDT 所需的最低标准时, 根据最近出版的资料使用温度10°C 和剂量4J/cm2 持续2小时的治疗时间假设。
假设不依赖外部温度和减少在进入日光25%的情况下，预计的月份和当天的时间也计算了温室 dPDT。
结果
模型
图2显示了 PpIX 加权辐照度比作为照度的函数。较低的照度值与较高的比率相关。作为第一个迭代, 对数等式 [等式 (1)] 匹配在数据 (R2=0.3399)。
Ratio=0.903194-0.03533Ln(Ev) （1）
其中 Ev是照度。
计算的 PpIX 加权辐照度 [等式 (1) 乘以照度] 有一个平均值plusmn;SD 约 0.53plusmn;7.85% 与真正的 PpIX 加权辐照度进行比较。但是, 在一天中的时间 (p lt; 0.01) 和年份 (p lt; 0.01) 中, 有一个百分比错误是依赖等式 (1)的，围绕着太阳正午和过度补偿在一天的开始和结束。
太阳的仰角 (太阳在天空中的位置) 和地球的偏斜角度 (相对太阳的倾斜); 美国 ESRL 国际监测司提供的数据20用于纠正这些趋势 [等式 (2)]:
Ee=0.965Ev(0.903194-0.03533Ln(Ev))*(（1 0.035Phi;e/Phi;eMAX）*(1 6Phi;d/10000) (2)
Ee是 PpIX 加权辐照度 (兆瓦 m2), ev ,Phi; e , Phi;eMAX 和Phi;d 分别是照度 (莱克丝)、太阳仰角、年最大太阳仰角和倾角.
使用等式 (2), 平均值计算结果和实际值之间的 SD 百分比差异为 0.04plusmn;680%, 并且百分比错误与一年中的时间或时间无关.
图2 当照度降低时, 原卟啉 IX (PpIX) 加权辐照度的转化率为对数。曲线安装在数据 (R2 = 03399) 中, 用于更正此趋势.
模型验证
该模型已经过验证, 从而与索尔兹伯里、诺丁汉和邓迪的光谱辐照度数据达成了良好的协议。图3显示了在三个位置计算的 PpIX 加权辐照度与真实 PpIX 加权辐照度之间的百分比差异。对诺丁汉, 索尔兹伯里和邓迪数据分析平均plusmn;SD 差异分别为1.76%plusmn;8.01%, -4.13%plusmn;3.95% 和 2.19%plusmn;4.88% 。
英国位置分析
使用已开发的模型, 分析了英国周围九个地点的历史性照度数据, 以便在全年的每个地点显示预期的平均 PpIX 加权照射剂量。图4在每个位置显示3年期间 2013-2015 中每个月的平均剂量。每个位置的平均每日最大温度如图5所示.
根据上述标准 (PpIX 剂量 gt; 4 J cm2和环境温度 gt; 10 °C) 对当天最合适的治疗时间进行分析, 在表 1, 显示在图6中的完整数据。表2在温室中处理可能的详细信息 - 10 °C 的温度限制已被删除, 剂量数据减少了 25%, 以考虑到玻璃的衰减.19
讨论dPDT 越来越多地被使用, 并有强有力的证据基础来支持它在欧洲和澳大利亚的应用。621然而, 在英国, 使用 dPDT 的情况有些滞后, 尽管在过去一年中有几个中心开始了这种治疗方式。在英国, 由于天气的缘故, 使用一种治疗方法是可以理解的, 需要对使用有效的光传递提供指导和信心.
此处提供的模型可用于准确计算在 dPDT 中仅使用测量的照度的 PpIX 加权暴露剂量, 以及治疗的时间和日期、时间和地点, 从而为 dPDT 的 presubscribers 提供信心。模型首先采用照度读数, 并将读数转换为 PpIX 加权辐照度 - 这是通过首先计算图2中所示转换因子的对数趋势来完成的, 并通过更正仰角, 它是特定于测量位置和倾角的, 它是特定于测量时间的。这个过程产生一个校正的, 准确的 PpIX 的辐照值, 然后可以乘以暴露的时间输出的 PpIX 加权曝光剂量.照度可以用廉价的 luxmeters 来衡量, 这使得在诊所里有一个很有吸引力的选择
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图3 每个位置的真实值的平均百分比偏差, 即模型在预测不同位置的 protoporphyrinIX (PpIX) 加权暴露剂量方面的准确程度。该数据分别显示 176% 801%、 -413% 全文共8412字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料 资料编号：[11951]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word |
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