南京航空航天大学材料科学与技术学院耿长冉

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耿长冉，男，山东滕州人，博士，南京航空航天大学讲师，硕士生导师。现为南京航空航天大学核科学与工程系教师。入选江苏省“双创计划”科技副总；中国辐射防护学会青年委员会委员。主要从事核技术及应用方向的研究工作，包括放射诊疗新技术与剂量效应等。先后主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等科研项目；参与国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项、数字诊疗装备研发重点专项、江苏省重点研发计划等重点科研项目；在国内外学术期刊发表一作 SCI学术论文 13 篇，合作发表论文 30 余篇；申请国家发明专利 5 项，授权 2 项。担任《Medical Physics》、《Journal of Radiological Protection》、《Physics in Medicine and Biology》等期刊审稿人。
2016 年博士研究生毕业于南京航空航天大学，导师为陈达院士；2014 年 10 月-2016 年 3 月，在哈佛大学医学院/麻省总医院以联合培养博士研究生身份留学；2016 年 7 月-2017 年 8 月，哈佛大学医学院/麻省总医院进行博士后研究，合作导师为 Harald Paganetti 教授。2017 年 9 月被聘为讲师，2017 年 12 月获硕士生导师资格。
电子邮箱：gengchr@nuaa.edu.cn 或 geng.chr@gmail.com
主持或参与的国家级/省部级科研项目：
★ 基于硼中子俘获治疗的靶向引导精准调强放疗技术及其临床应用（国家重点研发计划数字诊疗装备研发重点专项）
★ 加速器硼中子俘获癌症治疗超热中子束设计与剂量优化（国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项）
★ 基于切伦科夫效应的硼中子俘获放射治疗剂量测量新方法及其机理研究（国家自然科学基金面上基金）
★ 基于微纳尺度粒子径迹及硼药分布特征的 BNCT 生物效应机理研究（国家自然科学基金面上基金）
★ 旋转光纤阵列对 BNCT 束流的 n/γ甄别与辐射场测量机制研究与实现（国家自然科学基金青年科学基金）
★ 面向 BNCT 硼剂量实时测量的新结构康普顿相机设计与图像快速重建研究（国家自然科学基金青年科学基金）
★ 能场约束结构件增材制造关键技术及典型应用研究-放疗用定制式束流整形器的开发及应用（江苏省重点研发计划）
★ 基于差异式光纤阵列的BNCT 束流n/γ辐射场测量机制研究及其关键技术（江苏省自然科学基金青年科学基金）
★ 面向硼中子俘获放射治疗过程中实时硼剂量监测的关键技术研究（江苏省自然科学基金青年科学基金）
★ 辐致发光效应多级光纤阵列测量 n/γ辐射场关键技术研究（中国博士后科学基金）
已发表第一作者 SCI 论文：
[1] Changran Geng, Yang Han, Xiaobin Tang, et al. Evaluation of using the Doppler shift effect of prompt gamma for measuring the carbon ion range in vivo for heterogeneous phantoms, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2020, 959
[2] Changran Geng, Xudong Zhang, Xiaobin Tang, et al. Research on a wide-range biodosimeter based on the irradiation damage effect of proteins for γ radiation. Radiation Physics and Chemistry, 2020, 166
[3] Changran Geng, Yao Ai, Xiaobin Tang, et al. A Monte Carlo study of pinhole collimated Cerenkov luminescence imaging integrated with radionuclide treatment, Australasian Physical & Engineering Sciences in Medicine, 2019, 2
[4] Changran Geng, Yao Ai, Xiaobin Tang, et al. Quantum dots enhanced Cerenkov luminescence imaging, Nuclear Science and Techniques, 2019, 5
[5] Changran Geng, Drake Gates, Lawrence Bronk, Duo Ma, Fada Guan. Physical parameter optimization scheme for radiobiological studies of charged particle therapy. Physica Medica, 2018, 51:13-21.
[6] Changran Geng, Harald Paganetti, Clemens Grassberger. Prediction of Treatment Response for Combined Chemoand Radiation Therapy for Non-Small Cell Lung Cancer Patients Using a Bio-Mathematical Model. Scientific Reports, 2017, 7(1):13542.
[7] Changran Geng, Juliane Daartz, Kimberley Lam-Tin-Cheung, Marc Bussiere, Helen A. Shih, Harald Paganetti, Jan Schuemann, Limitations of analytical dose calculations for Small Field Proton Radiosurgery, Physics in Medicine and Biology. 2016, 62(1):246-257.
[8] Changran Geng, Maryam Moteabbed, Yunhe Xie, Jan Schuemann, Torunn Yock, Harald Paganetti: Assessing the radiation-induced second cancer risk in proton therapy for pediatric brain tumors: the impact of employing a patient-specific aperture in pencil beam scanning. Physics in medicine and biology, 2016, 61(1):12-22.
[9] Changran Geng, Maryam Moteabbed, Joao Seco, Yiming Gao, X George Xu, José Ramos-Méndez, Bruce Faddegon, Harald Paganetti: Dose assessment for the fetus considering scattered and secondary radiation from photon and proton therapy when treating a brain tumor of the mother. Physics in medicine and biology, 2016, 61(2):683-695.(Featured on MedicalPhysics Web)
[10]Changran Geng, Xiaobin Tang, Chunhui Gong, Fada Guan, Jesse Johns, Diyun Shu and Da Chen: A Monte Carlo-based Radiation Safety Assessment for Astronauts in the environment with confined magnetic field Shielding. Journal of radiological protection, 2015, 35(4):777-788. (Highlights of 2015 )
[11]Changran Geng, Xiaobin Tang, Wei Qian, Fada Guan, Jesse Johns, Haiyan Yu, Chunhui Gong, Diyun Shu and Da Chen: Calculations of S values and effective dose for the radioiodine carrier and surrounding individuals based on Chinese hybrid reference phantoms using the Monte Carlo technique. Journal of radiological protection, 2015,35(3):707-717.
[12]Changran Geng, Xiaobin Tang, Fada Guan, Jesse Johns, Latha Vasudevan, Chunhui Gong, Diyun Shu, Da Chen: Geant4 Calculations of neutron dose in radiation protection using a homogeneous phantom and a Chinese hybrid male phantom. Radiation Protection Dosimetry, 2016, 168(4):433-440.
[13]Changran Geng, Xiaobin Tang, Xiaoxiao Hou, Diyun Shu, Da Chen: Development of Chinese hybrid radiation adult phantoms and their application to external dosimetry. Science China Technological Sciences, 2014, 57(4):713-719.

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核科学与技术系耿长冉老师与哈佛大学研究团队合作在肿瘤靶向治疗领域取得重要研究进展。相关成果发表在自然指数期刊《Cancer Research》，该期刊是美国癌症研究协会(American Association for Cancer Research，AACR)会刊，是国际肿瘤研究领域的顶级期刊之一。具体研究成果参见“Patient-specific tumor growth trajectories determine persistent and resistant cancer cell populations during treatment with targeted therapies”。

肿瘤细胞的耐药性（resistance）是目前靶向治疗（如：表皮生长因子受体（EGFR）酪氨酸激酶抑制剂（TKI））面临的最大挑战。大量的科学研究致力于理解肿瘤细胞耐药性的机理，其中一个关键问题在于肿瘤耐药性的时间演化过程，耐药细胞可能是预先存在的(Pre-existing)也可能是治疗过程中发展突变(de novo)而来的，该问题尚存在较大的争论，也为临床中针对性的治疗带来巨大挑战。本工作的主要目的是提出一种数学模型来描述耐药细胞在治疗过程中的动力学变化为上述问题提供解决方案，此模型的创新性特色在于其完全基于临床观察到的肿瘤宏观体积（取自CT医学影像数据）演化规律而建立，且涵盖了预先存在的耐受细胞数量估计以及持留细胞（Persister cell,可突变为具有耐药性的细胞）的动态演化过程。在该工作中，作者选取20组EGFR突变病例进行TKI（厄洛替尼）治疗的肺部CT序列，结合作者前期建立的肺癌肿瘤生长模型（Geng et al, Scientific Reports,2017,7(2017):13542.），建立了描述肿瘤细胞随治疗时间演变的动力学数学模型。通过研究发现，在单纯只考虑预先存在的耐药细胞或耐药细胞仅来自持留细胞突变的情况下，均无法解释临床中观察到的肿瘤体积变化规律。如果仅考虑持留细胞（而不存在预先存在的耐药细胞），则需要非常高的细胞突变概率；如果仅考虑预先存在的耐药细胞（而不存在持留细胞），则需要非常大的预先存在耐药细胞个数。若同时考虑二者存在的情况，则可以较好的解释临床中观察到的肿瘤变化情况，得到治疗前预先存在的耐药细胞份额占总细胞的0.01%-10%。此外，该研究还发现耐药细胞增长率和肿瘤体积存在很大关联。综上所述，该研究得到的数学模型可为临床提供预先存在的耐药细胞个数和持留细胞个数估计，这将为靶向治疗方案的制定提供全新思路，为靶向治疗和放射治疗的联合治疗提供重要的理论指导。