Dosimétrie pour l’irradiation cellulaire à l’aide d’installations de radiographie Orthovoltage (40-300 kV)
Summary
Ce document décrit un nouveau protocole de dosimétrie pour les irradiations cellulaires à l’aide d’équipement à rayons X à faible consommation d’énergie. Les mesures sont effectuées dans des conditions simulant des conditions réelles d’irradiation cellulaire autant que possible.
Abstract
L’importance des protocoles et des normes de dosimétrie pour les études radiobiologiques va de soi. Plusieurs protocoles ont été proposés pour la détermination de la dose à l’aide d’installations de rayons X à faible consommation d’énergie, mais selon les configurations d’irradiation, les échantillons, les matériaux ou la qualité du faisceau, il est parfois difficile de savoir quel protocole est le plus approprié à employer. Nous proposons donc un protocole de dosimétrie pour les irradiations cellulaires à l’aide d’installations de rayons X à faible consommation d’énergie. Le but de cette méthode est d’effectuer l’estimation de la dose au niveau de la monocouche cellulaire pour la rendre aussi proche que possible des conditions réelles d’irradiation cellulaire. Les différentes étapes du protocole sont les suivantes : détermination des paramètres d’irradiation (haute tension, intensité, conteneur cellulaire, etc.), détermination de l’indice de qualité du faisceau (couple couche de demi-valeur à haute tension), mesure du taux de dose avec chambre d’ionisation calibrée dans des conditions de kerma d’air, quantification de l’atténuation et diffusion du milieu de culture cellulaire avec des films radiochromiques EBT3, et détermination du taux de dose au niveau cellulaire. Cette méthodologie doit être effectuée pour chaque nouvelle configuration d’irradiation cellulaire, car la modification d’un seul paramètre peut avoir un impact important sur le dépôt réel de la dose au niveau du monocouche cellulaire, en particulier en ce qui concerne les rayons X à faible consommation d’énergie.
Introduction
L’objectif de la radiobiologie est d’établir des liens entre la dose administrée et les effets biologiques; la dosimétrie est un aspect crucial dans la conception des expériences radiobiologiques. Depuis plus de 30 ans, l’importance des normes de dosimétrie et l’harmonisation des pratiques sont mises enévidence 1,2,3,4,5. Pour établir une référence de taux de dose, plusieurs protocolesexistent 6,7,8,9,10; cependant, comme le montrent Peixoto et Andreo11 , il peut y avoir des différences de jusqu’à 7% selon la quantité dosimétrique utilisée pour la détermination du taux de dose. En outre, même s’il existe des protocoles, il est parfois difficile de savoir quel protocole convient le mieux à une application particulière, le cas échéant, parce que le taux de dose pour les cellules dépend de paramètres tels que le récipient cellulaire, la quantité de médias de culture cellulaire ou la qualité du faisceau, par exemple. La diffusion et la rétrosécation pour ce type d’irradiation est également un paramètre très important à prendre en compte. En effet, pour les rayons X à énergie faible et moyenne, dans le protocole de référence AAPM TG-6110, la dose absorbée dans l’eau est mesurée à la surface d’un fantôme d’eau. Compte tenu des conditions d’irradiation cellulaire très spécifiques, le petit volume de médias de culture cellulaire entouré d’air est plus proche des conditions de kerma que ceux définis pour une dose absorbée avec un grand fantôme équivalent à l’eau comme dans le protocole TG-61. Par conséquent, nous avons choisi d’utiliser le kerma dans l’eau comme quantité dosimétrique pour la référence plutôt que la dose absorbée dans l’eau. Ainsi, nous proposons une nouvelle approche pour fournir une meilleure détermination de la dose réelle administrée aux cellules.
En outre, un autre aspect crucial pour les études radiobiologiques est la déclaration complète des méthodes et protocoles utilisés pour l’irradiation afin d’être en mesure de reproduire, d’interpréter et de comparer les résultats expérimentaux. En 2016, Pedersen et coll.12 ont souligné l’insuffisance des rapports de dosimétrie dans les études radiobiologiques précliniques. Une étude récente plus vaste de Draeger et coll.13 a mis en évidence que même si certains paramètres de dosimétrie tels que la dose, l’énergie ou le type de source sont signalés, une grande partie des paramètres de physique et de dosimétrie qui sont essentiels pour reproduire correctement les conditions d’irradiation sont manquants. Cet examen à grande échelle, de plus de 1 000 publications couvrant les 20 dernières années, montre un manque important de rapports sur les conditions de physique et de dosimétrie dans les études radiobiologiques. Ainsi, une description complète du protocole et de la méthode utilisée dans les études radiobiologiques est obligatoire afin d’avoir des expériences robustes et reproductibles.
Compte tenu de ces différents aspects, pour les expériences radiobiologiques menées à l’IRSN (Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire), un protocole rigoureux a été mis en œuvre pour les irradiations cellulaires dans une installation d’orthovoltage. Ce protocole de dosimétrie a été conçu afin de simuler autant que possible les conditions réelles d’irradiation cellulaire et donc de déterminer la dose réelle administrée aux cellules. À cette fin, tous les paramètres d’irradiation sont énumérés, et l’indice de qualité du faisceau a été évalué en mesurant la demi-couche de valeur (HVL) pour laquelle certaines adaptations ont été faites car les recommandations standard du protocole10 de l’AAPM ne peuvent pas être suivies. La mesure du taux de dose absolue a ensuite été effectuée avec la chambre d’ionisation à l’intérieur du récipient cellulaire utilisé pour les irradiations cellulaires, et l’atténuation et la dispersion des médias de culture cellulaire ont également été quantifiées avec des films radiochromiques EBT3. Comme la modification d’un seul paramètre du protocole peut avoir un impact significatif sur l’estimation de la dose, une dosimétrie dédiée est effectuée pour chaque configuration d’irradiation cellulaire. De plus, la valeur HVL doit être calculée pour chaque combinaison tension-filtre. Dans ce travail actuel, une tension de 220 kV, une intensité de 3 mA, et une filtration inhérente et supplémentaire de 0,8 mm et 0,15 mm de béryllium et de cuivre, respectivement, sont utilisées. La configuration d’irradiation cellulaire choisie est sur un flacon T25, où les cellules ont été irradiées avec 5 mL de médias de culture cellulaire.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ces travaux présentent le protocole utilisé et mis en œuvre pour les irradiations cellulaires à l’aide d’installations de radiographie à faible consommation d’énergie. Aujourd’hui, de nombreuses expériences de radiobiologie sont réalisées avec ce type d’irradiateur car elles sont faciles à utiliser, rentables et avec très peu de contraintes de radioprotection, par rapport à la source de cobalt par exemple. Bien que ces configurations aient de nombreux avantages, car elles utilisent une source d’é…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
aucun
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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