Dosimetría para irradiación celular mediante instalaciones de rayos X de ortovoltaje (40-300 kV)
Summary
Este documento describe un nuevo protocolo de dosimetría para las irradiaciones celulares utilizando equipos de rayos X de baja energía. Las mediciones se realizan en condiciones que simulan condiciones reales de irradiación celular tanto como sea posible.
Abstract
La importancia de los protocolos de dosimetría y las normas para los estudios radiobiológicos es evidente. Se han propuesto varios protocolos para la determinación de dosis utilizando instalaciones de rayos X de baja energía, pero dependiendo de las configuraciones de irradiación, muestras, materiales o calidad del haz, a veces es difícil saber qué protocolo es el más adecuado para emplear. Por lo tanto, proponemos un protocolo de dosimetría para las irradiaciones celulares utilizando instalaciones de rayos X de baja energía. El objetivo de este método es realizar la estimación de la dosis a nivel de la monocapa celular para que sea lo más cerca posible de las condiciones reales de irradiación celular. Los diferentes pasos del protocolo son los siguientes: determinación de los parámetros de irradiación (alta tensión, intensidad, contenedor celular, etc.), determinación del índice de calidad del haz (pareja de capa de medio valor de alto voltaje-medio), medición de la velocidad de dosis con cámara de ionización calibrada en condiciones de kerma de aire, cuantificación de la atenuación y dispersión del medio de cultivo celular con películas radiocromáticas EBT3, y determinación de la velocidad de dosis a nivel celular. Esta metodología debe realizarse para cada nueva configuración de irradiación celular, ya que la modificación de un solo parámetro puede afectar fuertemente la deposición de dosis real a nivel de la monocapa celular, particularmente con rayos X de baja energía.
Introduction
El objetivo de la radiobiología es establecer vínculos entre la dosis administrada y los efectos biológicos; la dosimetría es un aspecto crucial en el diseño de experimentos radiobiológicos. Durante más de 30 años, se ha destacado la importancia de las normas de dosimetría y la armonización de las prácticas1,2,3,4,5. Para establecer una referencia de velocidad de dosis, existen varios protocolos6,7,8,9,10; sin embargo, como lo demuestran Peixoto y Andreo11, puede haber diferencias de hasta el 7% dependiendo de la cantidad dosimétrica utilizada para la determinación de la tasa de dosis. Además, incluso si existen protocolos, a veces es difícil saber qué protocolo es el más adecuado para una aplicación en particular, si existe, porque la tasa de dosis de las células depende de parámetros como el contenedor de células, la cantidad de medios de cultivo celular o la calidad del haz, por ejemplo. La dispersión y el backscattering para este tipo de irradiación es también un parámetro muy importante a tener en cuenta. De hecho, para los rayos X de baja y media energía, en el protocolo de referencia AAPM TG-6110,la dosis absorbida en agua se mide en la superficie de un fantasma del agua. Teniendo en cuenta las condiciones de irradiación celular muy específicas, el pequeño volumen de medios de cultivo celular rodeados de aire está más cerca de las condiciones de kerma que los definidos para una dosis absorbida con un fantasma equivalente de agua grande como en el protocolo TG-61. Por lo tanto, hemos optado por utilizar el kerma en agua como una cantidad dosimétrica para referencia en lugar de la dosis absorbida en agua. Por lo tanto, proponemos un nuevo enfoque para proporcionar una mejor determinación de la dosis real administrada a las células.
Además, otro aspecto crucial para los estudios radiobiológicos es la presentación completa de los métodos y protocolos utilizados para la irradiación con el fin de poder reproducir, interpretar y comparar resultados experimentales. En 2016, Pedersen et al.12 destacó la inadecuada notificación de dosimetría en estudios radiobiológicos preclínicos. Un estudio reciente más amplio de Draeger et al.13 destacó que aunque se notifican algunos parámetros de dosimetría como la dosis, la energía o el tipo de fuente, falta una gran parte de los parámetros de física y dosimetría que son esenciales para replicar correctamente las condiciones de irradiación. Esta revisión a gran escala, de más de 1.000 publicaciones que abarcan los últimos 20 años, muestra una falta significativa de informes de las condiciones de física y dosimetría en estudios radiobiológicos. Por lo tanto, una descripción completa del protocolo y el método utilizado en los estudios radiobiológicos es obligatorio con el fin de tener experimentos robustos y reproducibles.
Teniendo en cuenta estos diferentes aspectos, para los experimentos radiobiológicos llevados a cabo en el IRSN (Instituto de Protección radiológica y Seguridad Nuclear), se implementó un estricto protocolo para las irradiaciones celulares en una instalación de ortovoltaje. Este protocolo de dosimetría fue diseñado con el fin de simular las condiciones reales de irradiación celular tanto como sea posible y, por lo tanto, para determinar la dosis real administrada a las células. Para ello, se enumeran todos los parámetros de irradiación y se evaluó el índice de calidad del haz midiendo la capa de medio valor (HVL) para la que se han realizado algunas adaptaciones, ya que no se pueden seguir las recomendaciones estándar del protocolo AAPM10. La medición absoluta de la tasa de dosis se realizó entonces con la cámara de ionización dentro del recipiente celular utilizado para las irradiaciones celulares, y la atenuación y la dispersión de los medios de cultivo celular también se cuantificó con películas radiocromáticas EBT3. Como la modificación de un solo parámetro del protocolo puede afectar significativamente a la estimación de la dosis, se realiza una dosimetría dedicada para cada configuración de irradiación celular. Además, el valor HVL debe calcularse para cada combinación de filtro de voltaje. En este trabajo actual, se utiliza una tensión de 220 kV, una intensidad de 3 mA, y una filtración inherente y adicional de 0,8 mm y 0,15 mm de berilio y cobre, respectivamente. La configuración de irradiación celular elegida se encuentra en un matraz T25, donde las células fueron irradiadas con 5 ml de medios de cultivo celular.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este trabajo presenta el protocolo utilizado e implementado para las irradiaciones celulares utilizando instalaciones de rayos X de baja energía. Hoy en día, muchos experimentos de radiobiología se realizan con este tipo de irradiador, ya que son fáciles de usar, rentables y con muy pocas restricciones de radioprotección, en comparación con la fuente de cobalto, por ejemplo. Aunque estas configuraciones tienen muchas ventajas, ya que utilizan una fuente de energía de rayos X baja, una modificación de un solo par?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ninguno
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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