Name: Dosimetrie für Zellbestrahlung mit Orthovoltage (40-300 kV) Röntgenanlagen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-02-20T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 51 s
Description: Erfahren Sie ein präzises Dosimetrieprotokoll für Zellbestrahlungen mit Orthovoltage-Röntgenanlagen. Diese Methode ermöglicht exakte Dosisbestimmungen unter realen Bedingungen für radiobiologische Forschung.

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1. Bestrahlungsplattform und Bestimmung der Bestrahlungsparameter
<ol><li>Verwenden Sie eine Bestrahlungsplattform, die Röntgenstrahlen mit niedriger bis mittlerer Energie liefert. Bestimmen Sie die Parameter des Experiments, um die Robustheit und Reproduzierbarkeit des radiobiologischen Experiments zu gewährleisten: Hochspannung, Intensität, Filtration (inhärent und zusätzlich), Halbwertschicht (HVL), Effektive Energie, Detektor für Dosimetriemessungen, Source Sample Distance (SSD), Bestrahlungsfeld (Form, Größe, Geometrie), Dosimetrie-Menge, Dosimetriemethode, Dosisrate, Zellbehälter und Zellkultur. Alle in diesem Protokoll verwendeten Parameter sind in Tabelle 1angegeben.</li>
</ol>2. Strahlqualitätsindex: Bestimmung der Halbwertschicht
HINWEIS: Der HVL ist definiert als die Dicke eines Dämpfers (in der Regel Kupfer oder Aluminium), um die Intensität des Strahls im Vergleich zum ursprünglichen Wert um den Faktor zwei zu reduzieren.
<ol><li>Richten Sie das Gerät (Unterstützung, Kollimator, Membran, Ionisation) im Bestrahlungsgehäuse ein, indem Sie die Anweisungen in Abbildung 1befolgen. Bei diesem Schritt wird kein Dämpfungsmaterial verwendet.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass alle in Abbildung 1 gemeldeten Entfernungen korrekt sind. Messen Sie diese mit einem Maßband.</li>
	<li>Platzieren Sie die Ionisationskammer in der horizontalen Position. Für diese Arbeit verwendeten wir eine 31002 (entspricht 31010) zylindrische Ionisationskammer, die in Luftkerma kalibriert ist.</li>
	<li>Bestrahlung der Ionisationskammer für 5 min und messen Sie den Hintergrund (dieser Schritt kann ohne Kollimator durchgeführt werden).</li>
	<li>Führen Sie 10 Messungen von je 1 min im Ladungserfassungsmodus durch, der demM-Rohwert entspricht (in Coulombs).</li>
	<li>Nehmen Sie die Temperatur und den Druck mit geeigneten kalibrierten Geräten, die in unserem Gehäuse in unserem Gehäuse platziert sind (wenn es nicht möglich ist, legen Sie es in der Nähe des Experiments). Korrigieren Sie denM-Rohwert am Elektrometer anhand des temperatur- und druckkorrekturfaktors, der wie folgt angegeben wird: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61645/61645equ01.jpg"> wobei: T (°C) und P (hPa) die tatsächliche Temperatur bzw. der tatsächliche Druck sind. Tref und Pref sind die Referenztemperatur und der Druck, wenn die Ionisation vom Normungslabor kalibriert wurde. Druck und Temperatur müssen mit kalibrierten Instrumenten gemessen werden. Der erhaltene Wert im Lademodus ist der durchschnittliche Referenzwert M (in Coulombs). HINWEIS: Dieser Schritt ist für die HVL-Messung nicht unbedingt erforderlich, wird jedoch empfohlen.</li>
	<li>Legen Sie einen Dämpfer von einer bestimmten Dicke über dem Zwerchfell. Das HVL-Set besteht aus Folien mit unterschiedlichen Stärken (0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5 und 10 mm Kupfer) mit einer Dimension, die es ermöglicht, den gesamten Strahl (80 x 80 mm hier) abzudecken.</li>
	<li>Nehmen Sie eine Messung von 1 min (Mroh korrigiert durch die KT,P wie zuvor beschrieben).<ol>
<li>Wenn die Dosisrate durch den Faktor 2 in Bezug auf den Startwert dividiert wird, wird der HVL-Wert gefunden. Nehmen Sie 5 Messungen von 1 min, um die durchschnittliche Dosisrate zu schätzen.</li>
		<li>Wenn die Dosisrate nicht durch den Faktor 2 in Bezug auf den Startwert geteilt wird, erhöhen oder verringern Sie die Dämpfungsdicke und nehmen Sie eine weitere Messung vor. Passen Sie die Dicke des Dämpfers nach Bedarf an.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sobald die Dicke des Dämpfers gefunden wird, die die Intensität des Strahls um den Faktor zwei verringert, nehmen Sie 5 Messungen von 1 min, um die HVL zu bestätigen. HINWEIS: In den meisten Fällen kann die genaue Dicke des Dämpfers aus den verfügbaren Folien nicht gefunden werden. Fahren Sie in diesem Fall bisection fort und interpolieren Sie die HVL.</li>
</ol>3. Bewertung des Bestrahlungsfeldes (keine Dosisschätzung)
<ol><li>Legen Sie einen EBT3-Film auf die für die Bestrahlung verwendete Stütze.</li>
	<li>Bestrahlen Sie diesen Film, um ein gut markiertes Bestrahlungsfeld (mindestens 2 Gy) zu erhalten.</li>
	<li>Scannen Sie den EBT3-Film mit einem speziellen Scanner.</li>
	<li>Zeichnen Sie das Dosisprofil mit Bild J mit der Option Analysieren und dann Plotprofil (Abbildung 2).</li>
	<li>Bestimmen Sie die Größe der Bestrahlungsfeldnutzung für die Bestrahlung (homogene Fläche, ohne Penumbra-Regionen, siehe Abbildung 2).</li>
	<li>Markieren Sie die Unterstützung, die für die Bestrahlung verwendet wird, um sicherzustellen, dass sich der Zellbehälter an der richtigen Position befindet. HINWEIS: In diesem Schritt wird die Größe des Bestrahlungsfeldes bestimmt, und die Dosis wird nicht geschätzt. Das vollständige Verfahren für das Lesen und Analysieren von Filmen ist in Abschnitt 5 beschrieben. Nehmen Sie auch Margen, um Fehler aufgrund der Zellencontainerpositionierung zu vermeiden.</li>
</ol>4. Dosisratenmessung mit Ionisationskammer
<ol><li>Nehmen Sie den Zellbehälter und brechen Sie ein kleines Teil auf der Seite oder an der Unterseite (abhängig von der jeweiligen Behälter- und Ionisationskammer verwendet), um in der Lage zu sein, die Ionisationskammer innerhalb(Abbildung 3, oberer Abschnitt) oder unten(Abbildung 3, unterer Abschnitt) den Behälter zu platzieren. Die Beispiele sind in Abbildung 3 mit verschiedenen Ionisationskammern (zylindrisch oder ebeneparallel) und Zellbehältern aufgeführt. In diesem Fall wurde ein T25-Kolben verwendet(Abbildung 3, rotes Kästchen). ANMERKUNG: ein Lötkolben oder ein beheiztes Skalpell ist eine gute Alternative, um Löcher in Kunststoffwaren zu machen</li>
	<li>Stellen Sie den Behälter im Gehäuse auf die für die Bestrahlung verwendete Stütze (Kohlenstoffplatte hier).</li>
	<li>Legen Sie die Ionisationskammer in den Behälter(Abbildung 3, roter Kasten), in die richtige Position und schließen Sie sie an das Elektrometer an.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass alle in Abschnitt 1 aufgeführten Bestrahlungsparameter korrekt sind (Hochspannung, Intensität, zusätzliche Filtrationen, Quellprobenabstand usw.).</li>
	<li>Bestrahlen Sie die Ionisationskammer für 5 min und führen Sie die Nullung des Elektrometers durch.</li>
	<li>Nehmen Sie 10 Messungen von 1 min, um die durchschnittliche Dosisrate in Luftkerma (Gy.min-1) zu bestimmen. Berechnen Sie die Bestimmung der Dosisrate in KLuft wie folgt: <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61645/61645equ02.jpg"> wobei M die Messung des Dosimeters ist, das durch Temperatur, Druck, Polaritätseffekt, Ionenrekombination und Elektrometerkalibrierung korrigiert wird. NKair und Kq sind die Kalibrier- und Korrekturfaktoren für die Strahlungsqualität, deren Werte für jede Ionisationskammer spezifisch sind.</li>
</ol>5. Messung der Zellkultur mediendämpfung und Streuung
HINWEIS: Behandeln Sie EBT3-Filme mit Handschuhen während des gesamten Verfahrens.
<ol><li>Vorbereitung des Experiments<ol>
<li>Schneiden Sie kleine Stücke von EBT3-Folien mindestens 24 h vor der Bestrahlung.</li>
		<li>Bestimmen Sie die Größe der Filme in Abhängigkeit vom Zellbehälter, der für radiobiologische Experimente verwendet wird (z. B. 4 x 4 cm für einen T25-Kolben). Schneiden Sie zwei Sätze von radiochromen Filmen: Ein Satz für die Kalibrierkurven, bestehend aus drei Stücken von EBT3 radiochromen Film nach Dosis oder Zeitpunkt (neun Punkte insgesamt für diese Arbeit) ; und ein Satz für die Quantifizierung der Zellkultur-Mediendämpfung, ebenfalls drei Stück pro Punkt.</li>
		<li>Nummerieren Sie alle Filme zur Identifikation (obere rechte Ecke hier) und scannen Sie sie an der gleichen Position auf dem Scanner.</li>
		<li>Halten Sie die Filme vom Licht fern.</li>
		<li>Bereiten Sie den Zellbehälter für die EBT3-Filmmessungen vor und schneiden Sie ggf. ein Teil, um den Film hineinzulegen (ein Beispiel mit einem T25 ist in Abbildung 4angegeben).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Dosisratenschätzung<ol>
<li>Messen Sie die Dosisrate für die Konfiguration, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben.</li>
		<li>Halten Sie diese Konfiguration für die Bestrahlung der radiochromen EBT3-Filme aufrecht und verwenden Sie den gleichen Zellbehältertyp.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Konstruktion der Kalibrierkurve<ol>
<li>Nehmen Sie die vorgeschnittenen EBT3-Folien für die Kalibrierkurve.</li>
		<li>Bestrahlen Sie nicht drei Stücke (0 Gy).</li>
		<li>Platzieren Sie den ersten Film in den Zellbehälter, in der gleichen Konfiguration wie bei der Zellbestrahlung.</li>
		<li>Bestrahlen Sie es, um die ersten Dosispunkte zu erhalten.</li>
		<li>Wiederholen Sie diese Operation, um drei Stücke von EBT3-Folien zu erhalten, die mit der gleichen Dosis bestrahlt werden.</li>
		<li>Führen Sie dies für jeden Dosispunkt (neun Dosispunkte in dieser Arbeit (0, 0,25, 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2, 2,5 und 3 Gy) durch, wie in Abbildung 5dargestellt).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Bewertung der Dämpfung von Zellkulturmedien und Streuung.<ol>
<li>Wählen Sie die gleiche Bestrahlungszeit für alle Bestrahlungen (z. B. 60 s).</li>
		<li>Bestrahlen Sie drei Stück EBT3-Folien ohne Wasser in den Behälter.</li>
		<li>Bestrahlen Sie drei Stück EBT3-Folien wie folgt in den Behälter mit Wasser.<ol>
<li>Legen Sie den Film in den Behälter.</li>
			<li>Füllen Sie den Behälter mit der genauen Wassermenge, um die Zellkulturmedien darzustellen (5 ml hier). Verwenden Sie kleine Klebebandstücke, wenn die Filme nicht richtig untergetaucht bleiben.</li>
			<li>Legen Sie den Zellbehälter in das Gehäuse und stellen Sie sicher, dass der Film richtig eingetaucht ist.</li>
			<li>Wenn die Bestrahlung abgeschlossen ist, nehmen Sie die EBT3-Folien, trocknen Sie sie mit saugfähigem Papier und lagern Sie sie vor dem Licht.</li>
		</ol>
</li>
	</ol>
</li>
</ol>6. Lesen von radiochromen EBT3-Filmen
<ol><li>LESEN Sie EBT3-Filme mindestens 24 h nach Bestrahlung.</li>
	<li>Scannen Sie die Filme auf einem speziellen Scanner.</li>
	<li>Stellen Sie die Scannerparameter wie: 48 Bit rot-grün-blau tiff-Format, 150 dpi im Übertragungsmodus und keine Bildkorrektur ein.</li>
	<li>Führen Sie wie folgt ein Aufwärmen des Scanners durch.<ol>
<li>Legen Sie einen nicht bestrahlten Film auf den Scanner.</li>
		<li>Starten Sie eine Vorschau des Scans.</li>
		<li>Starten Sie einen Timer und warten Sie 30 s.</li>
		<li>Starten Sie den Scan.</li>
		<li>Starten Sie am Ende des Scans einen Timer, und warten Sie 90 s.</li>
		<li>Registrieren Sie gleichzeitig den Scan, öffnen Sie das Bild mit ImageJ, verfolgen Sie einen quadratischen ROI (immer in der gleichen Größe und in der gleichen Position) und messen Sie den durchschnittlichen roten Pixelpegel der Fläche.</li>
		<li>Wiederholen Sie am Ende der 90er Jahre den Vorgang aus Schritt 2 (ohne den Film im Scanner zu berühren).</li>
		<li>Wiederholen Sie dies mindestens 30 Mal, um den Scanner aufzuwärmen und zu stabilisieren (keine Abweichungen in der durchschnittlichen roten Pixelebene des auf den nicht bestrahlten Filmen ausgewählten Bereichs). Wenn der Scanner, d. h. der durchschnittliche rote Pixelwert, nicht stabilisiert ist, fahren Sie mit dem Vorgang fort.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Scannen der EBT3-Filme<ol>
<li>Legen Sie den ersten Film in die Mitte des Scannerbettes. Begrenzen Sie einen Bereich, um den Film immer an der gleichen Stelle und in der gleichen Ausrichtung zu platzieren.</li>
		<li>Starten Sie eine Vorschau des Scans.</li>
		<li>Starten Sie einen Timer und warten Sie 30 s.</li>
		<li>Starten Sie den Scan.</li>
		<li>Starten Sie am Ende des Scans einen Timer, und warten Sie 90 s. Während dieser 90er Jahre ändern Sie den EBT3-Film. HINWEIS: Eine Analyse der radiochromen EBT3-Filme wurde mit einem selbst programmierten C++-Programm durchgeführt. Für die EBT3-Filmanalyse können verschiedene Methoden verwendet werden, wie z.B. die Rotkanalmethode oder die Dreikanalmethode14,15. In diesem Fall haben wir die Red-Channel-Methode ohne Hintergrundsubtraktion verwendet, und die Bilder wurden in optische Dichten und dann in die Dosis mit unserem Programm konvertiert. Da diese Methode bereits gut definiert ist, wurde unser C++-Programm hier nicht berücksichtigt. Darüber hinaus kann die dedizierte Software16 auch für die EBT3-Filmanalyse verwendet werden.</li>
	</ol>
</li>
</ol>7. Bestimmung der Dosisrate auf der Ebene der Zellmonolayer
<ol><li>Konvertieren Sie die durchschnittliche Dosisrate, die mit der Ionisationskammer ermittelt wird, korrigiert durch die Dämpfung und Streuung der Zellkulturmedien (K) in das Wasserkerma unter Verwendung des Verhältnisses des mittleren Massenenergieaufnahmekoeffizienten für Wasser zu Luft, der über das Photonenflenspektrum ausgewertet wird (μen/). <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61645/61645equ03.jpg"> Eine spezielle Software17 wurde verwendet, um das Photonenenergiespektrum in der Luft ohne Phantom zu berechnen, und wir verwendeten die NIST-Tabelle18, um den mittleren Massenenergieabsorptionskoeffizienten zu berechnen.</li>
</ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Diese Arbeit stellt das Protokoll vor, das für Zellbestrahlungen mit Niederenergie-Röntgenanlage verwendet und implementiert wurde. Heutzutage werden viele radiobiologische Experimente mit dieser Art von Bestrahlungskörper durchgeführt, da sie einfach zu bedienen, kostengünstig und mit sehr wenigen Strahlenschutzbeschränkungen sind, im Vergleich zum Beispiel zur Kobaltquelle. Obwohl diese Setups viele Vorteile haben, da sie eine niedrige Röntgenenergiequelle verwenden, kann eine Änderung von nur einem Bestrahlungsparamet...

Ziel der Radiobiologie ist es, Verbindungen zwischen der abgegebenen Dosis und den biologischen Wirkungen herzustellen; Die Dosimetrie ist ein entscheidender Aspekt bei der Gestaltung radiobiologischer Experimente. Seit über 30 Jahren wird die Bedeutung der Dosimetriestandards und der Harmonisierung der Praktiken hervorgehoben1,2,3,4,5. Um eine Dosisrate Referenz zu etablieren, existieren mehrere Protokolle6,7,8,9,10; Wie Peixoto und Andreo11 zeigen, kann es jedoch je nach der für die Dosisrate verwendeten dosimetrischen Menge Unterschiede von bis zu 7 % geben. Darüber hinaus ist es, selbst wenn Protokolle vorhanden sind, manchmal schwierig zu wissen, welches Protokoll für eine bestimmte Anwendung am besten geeignet ist, wenn überhaupt, da die Dosisrate für die Zellen von Parametern wie dem Zellbehälter, der Menge der Zellkulturmedien oder der Strahlqualität abhängt. Die Streuung und die Rückstreuung für diese Art der Bestrahlung ist ebenfalls ein sehr wichtiger Parameter, der zu berücksichtigen ist. Tatsächlich wird bei Röntgenstrahlen mit niedriger und mittlerer Energie im AAPM TG-61 Referenzprotokoll10die absorbierte Dosis in Wasser an der Oberfläche eines Wasserphantoms gemessen. Unter Berücksichtigung der sehr spezifischen Zellbestrahlungsbedingungen ist das kleine Volumen der von Luft umgebenen Zellkulturmedien näher an kermabedingungen als die, die für eine absorbierte Dosis mit einem großen Wasseräquivalent-Phantom wie im TG-61-Protokoll definiert sind. Daher haben wir uns dafür entschieden, das Kerma in Wasser als dosimetrische Menge als Referenz anstelle der absorbierten Dosis in Wasser zu verwenden. Daher schlagen wir einen neuen Ansatz vor, um eine bessere Bestimmung der tatsächlichen Dosis zu ermöglichen, die den Zellen zuteil wird.
Ein weiterer wichtiger Aspekt für radiobiologische Studien ist die vollständige Berichterstattung über die für die Bestrahlung verwendeten Methoden und Protokolle, um experimentelle Ergebnisse reproduzieren, interpretieren und vergleichen zu können. Im Jahr 2016 wiesen Pedersen et al.12 auf die unzureichende Berichterstattung über die Dosimetrie in präklinischen radiobiologischen Studien hin. Eine größere aktuelle Studie von Draeger et al.13 zeigte, dass, obwohl einige Dosimetrieparameter wie Dosis, Energie oder Quelltyp gemeldet werden, ein großer Teil der Physik- und Dosimetrieparameter fehlt, die für eine ordnungsgemäße Reproduzierung der Bestrahlungsbedingungen unerlässlich sind. Diese groß angelegte Überprüfung von mehr als 1.000 Veröffentlichungen aus den letzten 20 Jahren zeigt einen erheblichen Mangel an Berichterstattung über die Physik- und Dosimetriebedingungen in radiobiologischen Studien. Daher ist eine vollständige Beschreibung des Protokolls und der in radiobiologischen Studien verwendeten Methode obligatorisch, um robuste und reproduzierbare Experimente durchzuführen.
Unter Berücksichtigung dieser verschiedenen Aspekte wurde für die am IRSN (Institut für Strahlenschutz und nukleare Sicherheit) durchgeführten radiobiologischen Experimente ein strenges Protokoll für Diebestrahlungen in einer Orthovoltanlage implementiert. Dieses Dosimetrieprotokoll wurde entwickelt, um die realen Zellbestrahlungsbedingungen so weit wie möglich zu simulieren und so die tatsächliche Dosis zu bestimmen, die den Zellen zuteil wird. Zu diesem Zweck werden alle Bestrahlungsparameter aufgelistet, und der Strahlqualitätsindex wurde durch Messung der Halbwertschicht (HVL) ausgewertet, für die einige Anpassungen vorgenommen wurden, da die Standardempfehlungen des AAPM-Protokolls10 nicht befolgt werden können. Die absolute Dosismessung wurde dann mit der Ionisationskammer im Zellbehälter durchgeführt, die für Zellbestrahlungen verwendet wird, und die Dämpfung und Streuung der Zellkulturmedien wurde auch mit radiochromen EBT3-Filmen quantifiziert. Da die Änderung von nur einem einzigen Parameter des Protokolls die Dosisschätzung erheblich beeinflussen kann, wird für jede Zellbestrahlungskonfiguration eine spezielle Dosimetrie durchgeführt. Darüber hinaus muss der HVL-Wert für jede Spannungsfilterkombination berechnet werden. In dieser vorliegenden Arbeit wird eine Spannung von 220 kV, eine Intensität von 3 mA und eine inhärente und eine zusätzliche Filtration von 0,8 mm bzw. 0,15 mm Beryllium bzw. Kupfer verwendet. Die gewählte Zellbestrahlungskonfiguration befindet sich auf einem T25-Kolben, wo Zellen mit 5 ml Zellkulturmedien bestrahlt wurden.

<table><tbody><tr><td>31010 Ionisationskammer</td><td>PTW</td><td>Ionisationsstrahlung, Detektoren inkl. Merkblatt, Katalog 2019/2020, Seite 14</td><td></td></tr><tr><td>https://www.ptwdosimetry.com/fileadmin/user_upload/DETECTORS_Cat_en_16522900_12/blaetterkatalog/index.html?startpage=1#page_14 EBT3 radiochrome Folien</td><td>Meditest</td><td>Angebotsanfrage</td><td>https://www.meditest.fr/produit/ebt3-8x10/</td></tr> <tr><td>Elektrometer UNIDOSEwebline</td><td>PTW</td><td>Online-Katalog, Angebotsanfrage</td><td>https://www.ptwdosimetry.com/en/products/unidos-webline/?type=3451&downloadfile=1593&amp; cHash= 6096ddc2949f8bafe5d556e931e6c865</td></tr><tr><td>HVL-Material (Filter, Membran)</td><td>PTW</td><td>Online-Katalog, Seite 70, Angebotsanfrage Dicke</td><td>Folien: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5 und 10 mm Kupfer, https://www.ptwdosimetry.com/fileadmin/user_upload/Online_Catalog/Radiation_Medicine_Cat_en_ 58721100_11/blaetterkatalog/index.html#page_70</td></tr><tr><td>Scanner für radiochrome Folien</td><td>Epson</td><td>Angebotsanfrage</td><td>Epson V700, seiko Epson Corporation, Suwa, Japan</td></tr><tr><td>Temperatur- und Druckmessungen, Lufft OPUS20</td><td>lufft</td><td>Angebotsanfrage</td><td>https://www.lufft.com/products/in-room-measurements-291/opus-20-thip-1983/</td></tr></tbody></table>

dosimetrie für zellbestrahlung mit orthovoltage (40-300 kv) röntgenanlagen

Dosimetry for Cell Irradiation using Orthovoltage (40-300 kV) X-Ray Facilities

Die Bedeutung von Dosimetrieprotokollen und -standards für radiobiologische Studien ist selbstverständlich. Es wurden mehrere Protokolle für die Dosisbestimmung mit Niederenergie-Röntgenanlagen vorgeschlagen, aber je nach Bestrahlungskonfiguration, Proben, Materialien oder Strahlqualität ist es manchmal schwierig zu wissen, welches Protokoll am besten zu verwenden ist. Wir schlagen daher ein Dosimetrieprotokoll für Zellbestrahlungen mit Niederenergie-Röntgenanlage vor. Das Ziel dieser Methode ist es, die Dosisschätzung auf der Ebene der Zellmonoschicht durchzuführen, um sie so nah wie möglich an realen Zellbestrahlungsbedingungen zu halten. Die verschiedenen Schritte des Protokolls sind wie folgt: Bestimmung der Bestrahlungsparameter (Hochspannung, Intensität, Zellbehälter etc.), Bestimmung des Strahlqualitätsindexes (Hochspannungshalbwert-Schichtpaar), Dosisratenmessung mit in Luftkermabedingungen kalibrierter Ionisationskammer, Quantifizierung der Dämpfung und Streuung des Zellkulturmediums mit EBT3-Radiochromfilmen und Bestimmung der Dosisrate auf Zellebene. Diese Methode muss für jede neue Zellbestrahlungskonfiguration durchgeführt werden, da die Modifikation von nur einem Parameter die reale Dosisabscheidung auf der Ebene der Zellmonoschicht stark beeinflussen kann, insbesondere mit energiearmen Röntgenstrahlen.

In dieser Arbeit haben wir eine Plattform für die Bestrahlung von Kleintieren verwendet19; Diese Plattform kann jedoch zur Bestrahlung anderer Arten von Proben wie Zellen verwendet werden. Die Bestrahlungsquelle ist eine Varian-Röntgenröhre (NDI-225-22) mit einer inhärenten Filtration von 0,8 mm Beryllium, einer großen Brennsportgröße von 3 mm, einem Hochspannungsbereich von etwa 30 bis 225 kV und einer maximalen Intensität von 30 mA.
Die für diese Studie verwendeten Pa...

Dieses Dokument beschreibt ein neues Dosimetrieprotokoll für Zellbestrahlungen mit Energie-Röntgengeräten. Die Messungen werden unter Bedingungen durchgeführt, die reale Zellbestrahlungsbedingungen so weit wie möglich simulieren.

Dosimetrie für Zellbestrahlung mit Orthovoltage (40-300 kV) Röntgenanlagen

The importance of dosimetry protocols and standards for radiobiological studies is self-evident. Several protocols have been proposed for dose ...

Dieses Protokoll wurde entwickelt, um Dosimetriemessungen so nahe wie möglich an realen Zellbestrahlungsbedingungen für radiobiologische Studien durchführen zu können. Mit diesem Protokoll können wir die genaue Dosis bestimmen, die zellen erhalten, so dass sie für viele Röntgeneinrichtungen anwendbar ist, und alle Parameter berücksichtigen und in Dosimetrie übersetzen. Alle Bestrahlungsparameter müssen vorgelagert eingerichtet werden, um eine optimale Erfassung der Dosimetriemessung zu ermöglichen, die eine enge Zusammenarbeit zwischen Physikern und Radiobiologen erfordert.Um eine Bestrahlungsfeldauswertung durchzuführen, legen Sie einen sich selbst entwickelnden Dosimetriefilm auf die unterstützungsmittelartige Bestrahlung und bestrahlen Sie den Film mit mindestens zwei Grautönen, um ein gut markiertes Bestrahlungsfeld zu erhalten. Scannen Sie den sich selbst entwickelnden Dosimetriefilm mit einem speziellen Scanner und verwenden Sie das Analyse- und Plotprofil, um das Dosisprofil in ImageJ zu zeichnen. Markieren Sie dann die Bestrahlungsunterstützungsfläche, um sicherzustellen, dass der Zellbehälter in die richtige Position gebracht wird.Um eine Dosismessung durchzuführen, legen Sie einen modifizierten Zellbehälter in das Bestrahlungsunterstützungsgehäuse und legen Sie die Ionisationskammer entsprechend den auf der Trägerfläche gemachten Markierungen in den Behälter. Bestätigen Sie, dass alle Bestrahlungsparameter entsprechend eingestellt wurden und die Ionisationskammer fünf Minuten lang vorbestrahlung. Null das Elektrometer und erhalten 10 Ein-Minuten-Messungen.Verwenden Sie dann die Formel, um die durchschnittliche Dosisrate in Luftkerma zu bestimmen. Nummerierung aller Filme für ihre nachgelagerte Identifizierung. Mindestens 24 Stunden vor der Bestrahlung, schneiden Sie Stücke der sich selbst entwickelnden Dosimetriefolie entsprechend der Größe des Zellbehälters.Um eine Kalibrierkurve zu konstruieren, legen Sie drei Filmstücke für die nicht bestrahlten Steuerungen beiseite und legen Sie den ersten Film in den Zellbehälter. Bestrahlen Sie dann den Film, um den ersten Dosispunkt zu erhalten. Wenn alle Filme in dreifacher Ausfertigung mit den entsprechenden gewählten Dosen bestrahlt wurden, kann eine Kalibrierkurve erzeugt werden.Um die ZellkulturmediumDämpfung und Streuung zu messen, wählen Sie die gleiche Bestrahlungszeit für alle Bestrahlungen und bestrahlen drei Stücke sich selbst entwickelnder Dosimetriefilme im Behälter ohne Wasser. Als nächstes legen Sie ein einzelnes Stück Folie in den Behälter und füllen Sie den Behälter mit dem gleichen Volumen wasser wie das Volumen des Mediums, das bestrahlt wird. Positionieren Sie den Behälter bei Bedarf mit kleinen Klebestücken innerhalb des Gehäuses.Wenn die Bestrahlung abgeschlossen ist, trocknen Sie die Folien mit saugfähigem Papier und lagern Sie die Lichtschutzfolien. 24 Stunden nach der Bestrahlung, auf dem Scanner, stellen Sie das TIFF-Format auf 48-Bit-Rot-Grün-Blau und den Übertragungsmodus auf 150 Punkte pro Zoll und wählen Sie keine Bildkorrektur. Um den Scanner aufzuwärmen, legen Sie einen nicht bestrahlten Film auf den Scanner und starten Sie eine Vorschau des Scans.Starten Sie am Ende der Vorschau einen Timer und warten Sie 30 Sekunden, bevor Sie den Scan starten. Starten Sie am Ende des Scans einen 90-Sekunden-Timer. Registrieren Sie gleichzeitig den Scan und öffnen Sie das Bild in ImageJ.Verfolgen Sie innerhalb des Scans einen quadratischen Bereich, der von Interesse ist, und messen Sie den durchschnittlichen roten Pixelpegel des Bereichs. Wiederholen Sie am Ende der 90 Sekunden die Scanvorschau mindestens 30 Mal, um den Scanner aufzuwärmen und zu stabilisieren. Sobald der Scanner stabilisiert ist, legen Sie einen Film in die Mitte des Scannerbetts und starten Sie eine Vorschau des Scans.Warten Sie 30 Sekunden, bevor Sie den Scan starten. Warten Sie am Ende des Scans 90 Sekunden, bevor Sie den nächsten Scan starten. Anschließend wurden Messungen zur Schätzung der Dämpfungsdicke durchgeführt und die verschiedenen Dämpfungsdicken getestet, um die Dicke zu ermitteln, die die Strahlintensität um den Faktor zwei verringerte.Bei der Ermitteltur dieser Dicke wurden fünf Messungen durchgeführt, um den durchschnittlichen mRAW-Wert zu bewerten, der durch den Temperatur- und Druckkorrekturfaktor korrigiert wurde. Für diese Konfiguration wurde eine Halbwertschicht von 0,667 Millimeter Kupfer gefunden. In dieser repräsentativen Analyse wurde ein sich selbst entwickelnder Dosimetriefilm bestrahlt, um die Oberfläche zu bestimmen, auf der das Bestrahlungsfeld homogen ist, was eine korrekte Platzierung des Zellbehälters ermöglicht.Um die genaue Dosis für die Zellen zu bestimmen, wurde die gemessene Luftkerma-Dosisrate in Wasserkarma unter Verwendung des Verhältnisses des mittleren Massenenergieaufnahmekoeffizienten für Wasser zu Luft umgewandelt, der über das Photonenflenspektrum ausgewertet wurde, das für diese Analyse auf 0,659 Grautöne pro Minute geschätzt wurde. In dieser Zellkultur-Medium-Dämpfungs- und Streuanalyse wurden die sich selbst entwickelnden dositry-Radiochromfilme zunächst zwischen Null und drei Graustufen mit 0,25 grauen Schritten zwischen Null und einem grauen und 0,5 grauen Schritten zwischen einem und drei Graustufen kalibriert. Die Dosispunkte wurden dann mit einer Polynomkurve vierten Grades versehen.Hier kann eine repräsentative Tabelle für die tägliche Messung beobachtet werden. Stellen Sie sicher, dass alle Konfigurationsparameter eingehalten werden, dass die Does-Rate im rechten Zellencontainer gemessen wird und dass der Einfluss des Zellkulturmediums ausgewertet wird. Es gibt mehrere Protokolle, um eine Dosisreferenzmessung festzulegen.Der schlüsselfertige Punkt besteht darin, das geeignete Protokoll für eine bestimmte Anwendung auszuwählen, insbesondere bei Verwendung von Röntgeneinrichtungen mit geringem Röntgenbedarf.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Biology

Biologie

Hirntumor-Patienten routinemäßig durchlaufen kranialen Strahlentherapie, und während von Vorteil, diese Behandlung führt oft lähmenden kognitive Dysfunktion. Dieser ernste ungelöste Problem hat derzeit keine klinischen Inanspruchnahme und getrieben hat unsere Anstrengungen zur Stammzell-basierten Therapien für die Verwertung von Strahlung induzierte kognitive dekrementiert zu entwickeln.

Stem Cell Transplantation Strategien für die Wiederherstellung der kognitiven Dysfunktion von Cranial Strahlentherapie verursachten Schäden

Eine wachsende Zahl von Strahlentherapie-Geräte bieten den Vorteil der Abgabe der Dosis durch sehr kleine Strahlen auf den Tumor, dadurch noch mehr Konformität und höhere Dosen pro Fraktion. Viele verschiedene Detektoren für die Dosimetrie von diesen kleinen Bereichen verwendet werden. In der vorliegenden Studie wird die Wirkung der Ionen-Rekombination für eine Flüssigkeit Ionisationskammer mit einem stereotaktischen Strahlentherapie System untersucht.

Charakterisierung der Rekombination Effekte in einer Flüssigkeit Ionisationskammer Wird für die Dosimetrie eines radiochirurgische Accelerator

Wir präsentieren einen diffusen optischen spektroskopischen (DOS) Ansatz, der quantitative optische Biomarker für die Reaktion der Haut auf Strahlung liefert. Wir beschreiben das Design der DOS-Instrumente, Algorithmen zur Extraktion optischer Parameter und die Verfahren zum Umgang mit Tieren, die erforderlich sind, um repräsentative Daten aus einem präklinischen Mausmodell für strahleninduziertes Erythem zu erhalten.

Diffuse Optische Spektroskopie zur quantitativen Beurteilung Akute ionisierender Strahlung induzierte Hauttoxizität Mit einem Maus-Modell

Die zytogenetische dizentrische Chromosom (DC)-Assay quantifiziert Exposition gegenüber ionisierender Strahlung. Die automatisierte dizentrische Chromosom Bezeichner und Dosis Estimator Software schätzt genau und schnell biologische Dosis von DCs in Metaphase Zellen. Es unterscheidet monozentrischen Chromosomen und andere Objekte von DCs, und schätzt biologische Strahlungsdosis von der Frequenz des DCs.

Beschleunigten Strahlung Biodosimetry automatisiert durch dizentrische Chromosom Identifikation (ADCI) und Abschätzung der Dosis

Forschung auf ionisierende Strahlung (IR)-induzierte klonogenen Zelltod ist wichtig für das Verständnis der Auswirkungen der IR auf bösartigen Tumoren und normalem Gewebe. Hier beschreiben wir eine One-Step-Assay für die Beurteilung der Hauptmodi der klonogenen IR-induzierte Zelltod anhand der Morphologie der 4', 6-Diamidino-2-Phenylindole Dihydrochloride (DAPI)-gefärbten Kernen durch Fluoreszenzmikroskopie sichtbar gemacht.

One-Step-Protokoll für die Bewertung des strahleninduzierten klonogenen Zelltod durch Fluoreszenz-Mikroskopie-Modus

Klinische Linearbeschleuniger können verwendet werden, um biologische Wirkungen einer Vielzahl von Dosisraten auf Krebszellen zu bestimmen. Wir diskutieren, wie ein Linearbeschleuniger für zellbasierte Assays und Assays für Krebsstammzellen-ähnliche Zellen eingerichtet werden kann, die als Tumorsphären in Suspensionund und Zelllinien als anhaftende Kulturen angebaut werden.

Einsatz eines Linearbeschleunigers zur Durchführung von In-Vitro-Radiobiologieexperimenten

Ein Setup für Röntgenstrahl-induzierte Strommessungen an Synchrotronstrahllinien wird beschrieben. Es enthüllt die nanoskalige Leistung von Solarzellen und erweitert die Palette der Techniken für die multimodale Röntgenmikroskopie. Von der Verdrahtung bis zur Signal-Rausch-Optimierung wird gezeigt, wie man modernste XBIC-Messungen an einer harten Röntgenmikrosonde durchführt.

Röntgenstrahl-Induzierte Strommessungen für die multimodale Röntgenmikroskopie von Solarzellen

Die Strahlendosimetrie bietet eine Technik zur Verbesserung der Genauigkeit präklinischer Experimente und zur Sicherstellung, dass die gelieferten Strahlendosen eng mit klinischen Parametern verknüpft sind. Dieses Protokoll beschreibt die Schritte, die in jeder Phase während präklinischer Strahlungsexperimente zu ergreifen sind, um eine ordnungsgemäße versuchsweise Planung zu gewährleisten.

Bestrahlungsinbetriebnahme und Dosimetrie zur Bewertung von LQ-α und β Parametern, Strahlungsdosierungsschema und in-vivo-Dosisabscheidung

Dieses Protokoll präsentiert die Objektträgervorbereitung und das automatisierte Scoring des γ-H2AX-Foci-Assays an peripheren Blutlymphozyten. Um die Methode und Sensitivität des Assays zu veranschaulichen, wurden isolierte Lymphozyten in vitrobestrahlt. Diese automatisierte Methode des DNA-DSB-Nachweises ist nützlich für schnelle und biologische Dosimetrieanwendungen mit hohem Durchsatz.

Eine automatisierte mikroskopische Scoring-Methode für den γ-H2AX-Foci-Assay in humanen peripheren Blutlymphozyten

Wir verwendeten Synchrotron-Tomographie an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in nicht-invasiv zu produzieren 3D-tomographischen Datensätze mit einer Pixel-Auflösung von 0.7μm. Mit Volume-Rendering-Software, ermöglicht dies die Rekonstruktion der internen Strukturen in ihrem natürlichen Zustand ohne Artefakte durch histologische Schnitte hergestellt.

Nicht-invasive 3D-Visualisierung mit Sub-Mikron-Auflösung mit Synchrotron-Röntgen-Tomographie

Erfahren Sie ein präzises Dosimetrieprotokoll für Zellbestrahlungen mit Orthovoltage-Röntgenanlagen. Diese Methode ermöglicht exakte Dosisbestimmungen unter realen Bedingungen für radiobiologische Forschung.

Dosimetrie für Zellbestrahlung mit Orthovoltage (40-300 kV) Röntgenanlagen

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