Advanced Statistical Methods for Cytogenetic Radiation Biodosimetry

Abstract

El objetivo original de esta tesis, titulada ‘Métodos Estadísticos Avanzados para Radiación Citogenética Radioactiva’ era ’desarrollar nuevas soluciones para el análisis estadístico de datos citogenéticos’ y la cuestión tratada en este proyecto era ‘cuál es la mejor manera de cuantificar correctamente el daño citogenético inducido por la radiación en complejos escenarios de exposición a la radiación, donde se reconoce que las técnicas actuales son insuficientes’. El proyecto fue creado con el objetivo de proveer estimaciones citogenéticas de dosis con mayor precisión estadística llevadas a cabo para el servicio de dosimetría biológica de la Public Health England y para el propósito de la investigación científica, los cuales informarán después correspondientemente la evaluación de riesgo de la salud para protección radiológica. Los objetivos específicos eran: 1. Identificación de las limitaciones en las metodologías citogenéticas existentes (además de las previamente identificadas); 2. Identificación de escenarios que plantean dificultades para la biodosimetría citogenética práctica, para los cuales los avances de los métodos estadísticos deben ofrecer soluciones; 3. Identificación y comparación de soluciones que han sido previamente desarrolladas/propuestas en la literatura y su futuro desarrollo/aplicación; 4. Desarrollo y pruebas de nuevas soluciones en los marcos Bayesianos y clásicos, y la implementación de éstos para su aplicación en la biodosimetría citogenética (por ejemplo en Java); 5. Publicación de los resultados. Este proyecto ha llevado a cabo el objetivo principal y los específicos a través seis publicaciones científicas originales de investigación en métodos estadísticos para dosimetría biológica. Los principales resultados de cada una de estas publicaciones son los siguientes: Una revisión de la literatura para identificar escenarios de exposición a la radiación que sugieren trabajo futuro en modelos Bayesianos y presenta un ejemplo práctico; Desarrollo de técnicas para solucionar las limitaciones identificadas, en particular nuevos modelos de regresión inversa e irradiación de cuerpo parcial; Aplicación de estos nuevos métodos en existentes y nuevos datos para diferentes escenarios y Desarrollo de dos paquetes de R-project, uno para dar soporte al uso de la nueva metodología y otro para el manejo de la familia de Distribuciones de Hermite Generalizada.

The original aim of this thesis, entitled ‘Advanced Statistical Methods for Cytogenetic Radiation Biodosimetry’ was to ‘develop novel solutions for statistical analysis of cytogenetic data’ and the question that was to be addressed by this project was ‘how best to correctly quantify cytogenetic damage that is induced by radiation in complex scenarios of radiation exposure, where it is recognised that the current techniques are insufficient.’ The project was created with the aim of providing increased statistical accuracy of cytogenetic dose estimates carried out both for the Public Health England's biological dosimetry service and for research purposes, which will correspondingly further inform health risk assessment for radiation protection. The specific objectives were: 1. Identification of further limitations in the existing cytogenetic methodologies (in addition to those that had been previously identified); 2. Identification of scenarios that pose particular difficulties for practical cytogenetic biodosimetry, for which advancement of statistical methods may offer solutions; 3. Identification and comparison of solutions that have been previously developed/proposed in the literature and their further development/application (as appropriate) for the scenarios found in 2; 4. Development and testing of further novel solutions, in the Bayesian and classical frameworks, and implementation of these for use in practical cytogenetic biodosimetry (e.g. in Java); 5. Publication of the results. This project has addressed the original aim and above objectives through original research into statistical methods for biological dosimetry resulting in six peer-reviewed publications. The main results from each of these publications are as follows: A review of the literature to identify radiation exposure scenarios requiring further work which outlines the rationale behind a Bayesian approach and gives a practical example; Development of techniques to address the identified gaps, in particular new models for inverse regression and partial body irradiation; Demonstration of application of these novel methodologies to existing and new cytogenetic data in a number of different scenarios and Development of two R-project packages, one to support biological dose estimation using the novel methodology and another to manage the family of Generalized Hermite Distributions.