Dosimetria para Irradiação Celular usando instalações de raios-X ortovoltage (40-300 kV)
Summary
Este documento descreve um novo protocolo de dosimetria para irradiações celulares usando equipamentos de raio-X de baixa energia. As medições são realizadas em condições que simulam condições reais de irradiação celular, tanto quanto possível.
Abstract
A importância dos protocolos de dosimetria e normas para estudos radiobiológicos é evidente. Vários protocolos foram propostos para a determinação de doses usando instalações de raios-X de baixa energia, mas dependendo das configurações de irradiação, amostras, materiais ou qualidade do feixe, às vezes é difícil saber qual protocolo é o mais adequado para empregar. Propomos, portanto, um protocolo de dosimetria para irradiações celulares usando instalações de raios-X de baixa energia. O objetivo deste método é realizar a estimativa de dose ao nível da monocamada celular para torná-la o mais próxima possível das condições reais de irradiação celular. As diferentes etapas do protocolo são as seguintes: determinação dos parâmetros de irradiação (alta tensão, intensidade, recipiente celular etc.), determinação do índice de qualidade do feixe (casal de camadas de meio valor de alta tensão), medição da taxa de dose com câmara de ionização calibrada em condições de kerma de ar, quantificação da atenuação e dispersão do meio de cultura celular com filmes radiocromômicos EBT3, e determinação da taxa de dose no nível celular. Esta metodologia deve ser realizada para cada nova configuração de irradiação celular, pois a modificação de apenas um parâmetro pode impactar fortemente a deposição real da dose ao nível da monocamada celular, particularmente envolvendo raios-X de baixa energia.
Introduction
O objetivo da radiobiologia é estabelecer vínculos entre a dose entregue e os efeitos biológicos; a dosimetria é um aspecto crucial no desenho de experimentos radiobiológicos. Há mais de 30 anos, destacam-se a importância das normas de dosimetria e a harmonização das práticas1,2,3,4,5. Para estabelecer uma referência de taxa de dose, existem vários protocolos6,7,8,9,10; no entanto, como mostra Peixoto e Andreo11 , pode haver diferenças de até 7% dependendo da quantidade dosimétrica utilizada para a determinação da taxa de dose. Além disso, mesmo que existam protocolos, às vezes é difícil saber qual protocolo é o mais adequado para uma determinada aplicação, se houver, pois a taxa de dose para as células depende de parâmetros como o recipiente celular, quantidade de mídia de cultura celular ou qualidade do feixe, por exemplo. A dispersão e o retrocesso para este tipo de irradiação também é um parâmetro muito importante a ser leve em conta. De fato, para raios-X de baixa e média energia, no protocolo de referência AAPM TG-6110, a dose absorvida na água é medida na superfície de um fantasma da água. Levando-se em conta as condições de irradiação celular muito específicas, o pequeno volume de mídia de cultura celular cercada pelo ar está mais próximo das condições de kerma do que aquelas definidas para uma dose absorvida com um fantasma equivalente de água grande como no protocolo TG-61. Por isso, optamos por usar o kerma na água como uma quantidade dosimétrica para referência em vez da dose absorvida na água. Assim, estamos propondo uma nova abordagem para proporcionar uma melhor determinação da dose real entregue às células.
Além disso, outro aspecto crucial para os estudos radiobiológicos é a comunicação completa dos métodos e protocolos utilizados para a irradiação, a fim de poder reproduzir, interpretar e comparar resultados experimentais. Em 2016, Pedersen et al.12 destacaram o relato inadequado de dosimetria em estudos radiobiológicos pré-clínicos. Um estudo mais recente de Draeger et al.13 destacou que, embora alguns parâmetros de dosimetria, como a dose, energia ou tipo de fonte, sejam relatados, grande parte dos parâmetros de física e dosimetria essenciais para replicar adequadamente as condições de irradiação estão faltando. Esta revisão em larga escala, de mais de 1.000 publicações abrangendo os últimos 20 anos, mostra uma falta significativa do relato das condições físicas e de dosimetria em estudos radiobiológicos. Assim, uma descrição completa do protocolo e do método utilizado em estudos radiobiológicos é obrigatória para ter experimentos robustos e reprodutíveis.
Levando em conta esses diferentes aspectos, para os experimentos radiobiológicos realizados no IRSN (Instituto de Proteção contra Radiação e Segurança Nuclear), foi implementado um protocolo rigoroso para irradiações celulares em uma instalação de ortovoltagem. Este protocolo de dosimetria foi projetado para simular as condições reais de irradiação celular tanto quanto possível e, assim, determinar a dose real entregue às células. Para isso, todos os parâmetros de irradiação estão listados, e o índice de qualidade do feixe foi avaliado medindo a camada de meio valor (HVL) para a qual algumas adaptações foram feitas como as recomendações padrão do protocolo AAPM10 não podem ser seguidas. A medição da taxa de dose absoluta foi então realizada com a câmara de ionização dentro do recipiente celular utilizado para irradiações celulares, e a atenuação e a dispersão dos meios de cultura celular também foram quantificadas com filmes radiocromômicos EBT3. Como a modificação de apenas um parâmetro do protocolo pode impactar significativamente a estimativa da dose, uma dosimetria dedicada é realizada para cada configuração de irradiação celular. Além disso, o valor de HVL deve ser calculado para cada combinação de filtro de tensão. Neste presente trabalho, são utilizadas uma tensão de 220 kV, uma intensidade de 3 mA e uma filtragem inerente e adicional de 0,8 mm e 0,15 mm de berílio e cobre, respectivamente. A configuração de irradiação celular escolhida está em um frasco T25, onde as células foram irradiadas com 5 mL de mídia de cultura celular.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este trabalho apresenta o protocolo utilizado e implementado para irradiações celulares utilizando instalações de raios-X de baixa energia. Atualmente, muitos experimentos de radiobiologia são realizados com esse tipo de irradiador, pois são fáceis de usar, econômicos e com pouquíssimas restrições de radioproteção, em comparação com a fonte de cobalto, por exemplo. Embora essas configurações tenham muitas vantagens, pois usam uma fonte de energia de raios-X baixa, uma modificação de apenas um parâmetr…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
nenhum
Materials
| 31010 ionization chamber | PTW | ionization Radiation, Detectors including code of practice, catalog 2019/2020, page 14 | https://www.ptwdosimetry.com/fileadmin/user_upload/DETECTORS_Cat_en_16522900_12/blaetterkatalog/index.html?startpage=1#page_14 |
| EBT3 radiochromic films | Meditest | quote request | https://www.meditest.fr/produit/ebt3-8×10/ |
| electrometer UNIDOSEwebline | PTW | online catalog, quote request | https://www.ptwdosimetry.com/en/products/unidos-webline/?type=3451&downloadfile=1593& cHash= 6096ddc2949f8bafe5d556e931e6c865 |
| HVL material (filter, diaphragm) | PTW | online catalog, page 70, quote request | thickness foils: 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5 and 10 mm of copper, https://www.ptwdosimetry.com/fileadmin/user_upload/Online_Catalog/Radiation_Medicine_Cat_en_ 58721100_11/blaetterkatalog/index.html#page_70 |
| scanner for radiochromic films | Epson | quote request | Epson V700, seiko Epson corporation, Suwa, Japan |
| temperature and pressure measurements, Lufft OPUS20 | lufft | quote request | https://www.lufft.com/products/in-room-measurements-291/opus-20-thip-1983/ |
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