本文介绍了一种使用低能X射线设备进行细胞照射的新型剂量学方案。测量过程在尽可能模拟真实细胞照射条件的情况下进行。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
本文内容
摘要
摘要
在放射生物学研究中，剂量测定方案和标准的重要性不言而喻。已有多种针对低能X射线装置的剂量测定方案被提出，但根据不同的辐照配置、样品、材料或射束品质，有时难以确定哪种方案最为适用。因此，我们提出一种用于低能X射线装置下细胞辐照的剂量测定方案。该方法的目标是在细胞单层水平上进行剂量估算，使其尽可能接近真实的细胞辐照条件。该方案的具体步骤如下：确定辐照参数（高压、电流强度、细胞容器等）、确定射束品质指数（高压-半值层组合）、使用在空气比释动能条件下校准的电离室测量剂量率、利用EBT3放射变色薄膜量化细胞培养基对射线的衰减和散射效应，以及确定细胞水平的剂量率。每当建立新的细胞辐照配置时，都必须执行此方法学流程，因为即使仅改变一个参数，也可能显著影响细胞单层处的实际剂量沉积，尤其是在使用低能X射线的情况下。
引言
放射生物学的目标是建立辐射剂量与生物学效应之间的关联；在放射生物学实验设计中，剂量测定是一个至关重要的方面。30 多年来，剂量测定标准以及实践规范化的重要性已被多次强调1,2,3,4,5。为建立剂量率参考，目前已存在多种测量方案6,7,8,9,10；然而，正如 Peixoto 和 Andreo11 所示，根据用于确定剂量率的剂量学量的不同，结果可能相差高达 7%。此外，即使已有相关方案，有时仍难以判断哪种方案最适合特定应用（如果存在适用方案的话），因为细胞所受的剂量率取决于细胞容器、细胞培养基体积或射线质量等参数。此类辐照中的散射和反向散射也是必须考虑的重要因素。事实上，对于低能和中能 X 射线，在 AAPM TG-61 参考方案
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
1. 辐照平台及辐照参数的确定
- 使用能够提供低至中等能量X射线的辐照平台。确定实验参数以确保放射生物学实验的稳健性和可重复性：管电压、电流强度、滤过（固有滤过和附加滤过）、半值层（HVL）、有效能量、用于剂量测量的探测器、源-样品距离（SSD）、辐照野（形状、大小、几何构型）、剂量学量、剂量学方法、剂量率、细胞容器以及细胞培养基的用量。本方案中使用的所有参数详见Table 1。
2. 射束质量指数：半值层的测定
注：半值层（HVL）定义为将射线强度衰减至原始值一半时所需衰减材料（通常为铜或铝）的厚度。
- 按照图1中的说明，在辐照屏蔽室内安装设备（支架、准直器、光阑、电离室）。此步骤中不使用任何衰减材料。
- 确保图1中所示的所有距离均正确。使用卷尺进行测量。
- 将电离室置于水平位置。本实验中使用的是31002型（等效于31010型）圆柱形电离室，已校准为空气比释动能响应。
- 对电离室进行5分钟的预辐照，并测量本底值（此步骤可在无准直器条件下进行）。
- 在电荷收集模式下进行10次测量，每次1分钟，获得相应的Mraw值（单位....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
在本研究中，我们使用了一种专用于小型动物照射的平台19；然而，该平台也可用于照射其他类型的样本，例如细胞。照射源为瓦里安X射线管（NDI-225-22），其固有滤过为0.8 mm的铍，焦点尺寸较大，达3 mm，高压范围约为30至225 kV，最大电流强度为30 mA。
本研究中使用的参数见表1。我们以T25培养瓶中5 mL细胞培养基进行细胞辐照为例，展示该实验方案的应用。
半值层
表2 报告了为估算使射线强度衰减一半所需的衰减器厚度而进行的测量。为此，共进行了10次参考测量，以估算静电计上的平均 Mraw 读数（单位：库仑），并用温度和压力修正因子（KT,P）进行校正。
随后测试了不同厚度的衰减器，以确定使射束强度降低一半的厚度。找到该厚度后，进行了五次测量，以评估经K
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
本研究介绍了使用低能X射线装置进行细胞辐照的实验方案及其实施方法。目前，许多放射生物学实验均采用此类辐照装置，因为它们操作简便、成本较低，且相较于钴源等放射源，辐射防护方面的限制极少。尽管此类装置具有诸多优势，但由于其采用低能X射线源，仅改变一个辐照参数就可能显著影响剂量学结果。已有多个研究强调了放射生物学研究中剂量学标准与规范方案的重要性2,5,20,21。尽管文献中已明确定义了若干实验方案1,5，我们仍决定开发一种新的方案，以尽可能模拟真实的细胞辐照条件，并充分考虑所有可能影响物理剂量的参数，尤其是针对低能X射线的情况21,22。为此，我们选择实施.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
作者无任何利益冲突需要披露。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 31010 电离室 | PTW | 电离辐射探测器，含操作规范、2019/2020 年产品目录，第 14 页 | https://www.ptwdosimetry.com/fileadmin/user_upload/DETECTORS_Cat_en_16522900_12/blaetterkatalog/index.html?startpage=1#page_14 |
| EBT3 放射性变色薄膜 | Meditest | 报价申请 | https://www.meditest.fr/produit/ebt3-8x10/ |
| UNIDOSEwebline 静电计 | PTW | 在线目录，报价申请 | https://www.ptwdosimetry.com/en/products/unidos-webline/?type=3451&downloadfile=1593& cHash= 6096ddc2949f8bafe5d556e931e6c865 |
| 半值层材料（滤片、光阑） | PTW | 在线目录，第 70 页，报价申请 | 铜箔厚度：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2、5 和 10 mm，https://www.ptwdosimetry.com/fileadmin/user_upload/Online_Catalog/Radiation_Medicine_Cat_en_ 58721100_11/blaetterkatalog/index.html#page_70 |
| 放射性变色薄膜扫描仪 | Epson | 报价申请 | Epson V700，Seiko Epson Corporation，日本诹访 |
| 温度与气压测量，Lufft OPUS20 | lufft | 报价申请 | https://www.lufft.com/products/in-room-measurements-291/opus-20-thip-1983/ |
参考文献
- Zoetelief, J., Broerse, J. J., Davies, R. W. Protocol for X-ray dosimetry EULEP. Report No. Report EUR 9507. Commission of the European Communities. , (1985).
- Zoetelief, J., et al. Protocol for X-ray dosimetry in radiobiology. International Journal of Rad....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
