Name: Uruchomienie promiennika i dozymetria do oceny parametrów α i β LQ, schematu dawkowania promieniowania oraz depozycji dawki in vivo (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-03-11T13:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 20 s
Description: Poznaj metody kalibracji dozymetrycznej z wykorzystaniem filmów radiochromowych i komór jonizacyjnych do precyzyjnego oznaczania dawek promieniowania w eksperymentach przedklinicznych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy chcieliby podziękować Zakładom Obrazowania Mikroskopów i Modeli Zwierzęcych w WVU za korzystanie z ich sprzętu wspartego grantem numer P20GM103434. Ponadto prace te były wspierane przez grant numer P20GM121322 z National Institue of General Medical Sciences, przez grant National Cancer Institute numer F99CA25376801 oraz Mylan Chair Endowment Fund.

<ol><li>Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cancer+statistics%2C+2019%5BTitle%5D)+AND+%22CA%3A+A+Cancer+Journal+for+Clinicians%22%5BJournal%5D)">Cancer statistics, 2019.</a> CA: A Cancer Journal for Clinicians. 69 (1), 7-34 (2019).</li>
<li>Allen, C., Her, S., Jaffray, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiotherapy+for+Cancer%3A+Present+and+Future%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Drug+Delivery+Reviews%22%5BJournal%5D)">Radiotherapy for Cancer: Present and Future.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 109, 1-2 (2017).</li>
<li>Delaney, G., Jacob, S., Featherstone, C., Barton, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+radiotherapy+in+cancer+treatment%3A+estimating+optimal+utilization+from+a+review+of+evidence-based+clinical+guidelines%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer%22%5BJournal%5D)">The role of radiotherapy in cancer treatment: estimating optimal utilization from a review of evidence-based clinical guidelines.</a> Cancer. 104 (6), 1129-1137 (2005).</li>
<li>Chen, H. H. W., Kuo, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+radiotherapy+in+cancer+treatment%3A+Promises+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Oncotarget%22%5BJournal%5D)">Improving radiotherapy in cancer treatment: Promises and challenges.</a> Oncotarget. 8 (37), 62742-62758 (2017).</li>
<li>Le, Q. T., Shirato, H., Giaccia, A. J., Koong, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+Treatment+Paradigms+in+Radiation+Oncology%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Cancer+Research%22%5BJournal%5D)">Emerging Treatment Paradigms in Radiation Oncology.</a> Clinical Cancer Research. 21 (15), 3393-3401 (2015).</li>
<li>Baumann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiation+oncology+in+the+era+of+precision+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Cancer%22%5BJournal%5D)">Radiation oncology in the era of precision medicine.</a> Nature Reviews Cancer. 16 (4), 234-249 (2016).</li>
<li>Leeman, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+of+Treatment+Failure+and+Postrecurrence+Outcomes+Among+Patients+With+Locally+Advanced+Head+and+Neck+Squamous+Cell+Carcinoma+After+Chemoradiotherapy+Using+Modern+Radiation+Techniques%5BTitle%5D)+AND+%22JAMA+Oncology%22%5BJournal%5D)">Patterns of Treatment Failure and Postrecurrence Outcomes Among Patients With Locally Advanced Head and Neck Squamous Cell Carcinoma After Chemoradiotherapy Using Modern Radiation Techniques.</a> JAMA Oncology. 3 (11), 1487-1494 (2017).</li>
<li>Coy, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+of+failure+following+loco-regional+radiotherapy+in+the+treatment+of+limited+stage+small+cell+lung+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Radiation+Oncology+-+Biology+-+Physics%22%5BJournal%5D)">Patterns of failure following loco-regional radiotherapy in the treatment of limited stage small cell lung cancer.</a> International Journal of Radiation Oncology - Biology - Physics. 28 (2), 355-362 (1994).</li>
<li>Achrol, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+metastases%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Disease+Primers%22%5BJournal%5D)">Brain metastases.</a> Nature Reviews Disease Primers. 5 (1), 5(2019).</li>
<li>Ma, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((AAPM+protocol+for+40-300+kV+x-ray+beam+dosimetry+in+radiotherapy+and+radiobiology%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">AAPM protocol for 40-300 kV x-ray beam dosimetry in radiotherapy and radiobiology.</a> Medical Physics. 28 (6), 868-893 (2001).</li>
<li>Wang, Y. F., Lin, S. C., Na, Y. H., Black, P. J., Wuu, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dosimetric+verification+and+commissioning+for+a+small+animal+image-guided+irradiator%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Dosimetric verification and commissioning for a small animal image-guided irradiator.</a> Physics in Medicine and Biology. 63 (14), 145001(2018).</li>
<li>Wack, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+film+dosimetry+in+homogeneous+and+heterogeneous+media+for+a+small+animal+irradiator%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Medicine%22%5BJournal%5D)">High throughput film dosimetry in homogeneous and heterogeneous media for a small animal irradiator.</a> Physical Medicine. 30 (1), 36-46 (2014).</li>
<li>Devic, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiochromic+film+dosimetry%3A+past%2C+present%2C+and+future%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Medicine%22%5BJournal%5D)">Radiochromic film dosimetry: past, present, and future.</a> Physical Medicine. 27 (3), 122-134 (2011).</li>
<li>Franken, N. A., Rodermond, H. M., Stap, J., Haveman, J., van Bree, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clonogenic+assay+of+cells+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Protocols%22%5BJournal%5D)">Clonogenic assay of cells in vitro.</a> Nature Protocols. 1 (5), 2315-2319 (2006).</li>
<li>Ford, E. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localized+CT-guided+irradiation+inhibits+neurogenesis+in+specific+regions+of+the+adult+mouse+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Radiation+Research%22%5BJournal%5D)">Localized CT-guided irradiation inhibits neurogenesis in specific regions of the adult mouse brain.</a> Radiation Research. 175 (6), 774-783 (2011).</li>
<li>Zarghami, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Half+brain+irradiation+in+a+murine+model+of+breast+cancer+brain+metastasis%3A+magnetic+resonance+imaging+and+histological+assessments+of+dose-response%5BTitle%5D)+AND+%22Radiation+Oncology%22%5BJournal%5D)">Half brain irradiation in a murine model of breast cancer brain metastasis: magnetic resonance imaging and histological assessments of dose-response.</a> Radiation Oncology. 13 (1), 104(2018).</li>
<li>Nwafor, D. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Loss+of+tissue-nonspecific+alkaline+phosphatase+%28TNAP%29+enzyme+activity+in+cerebral+microvessels+is+coupled+to+persistent+neuroinflammation+and+behavioral+deficits+in+late+sepsis%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%2C+Behavior%2C+and+Immunity%22%5BJournal%5D)">Loss of tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP) enzyme activity in cerebral microvessels is coupled to persistent neuroinflammation and behavioral deficits in late sepsis.</a> Brain, Behavior, and Immunity. , (2019).</li>
<li>Amtul, Z., Hepburn, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protein+markers+of+cerebrovascular+disruption+of+neurovascular+unit%3A+immunohistochemical+and+imaging+approaches%5BTitle%5D)+AND+%22Reviews+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Protein markers of cerebrovascular disruption of neurovascular unit: immunohistochemical and imaging approaches.</a> Reviews in Neuroscience. 25 (4), 481-507 (2014).</li>
<li>Draeger, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Dose+of+Reality%3A+How+20+Years+of+Incomplete+Physics+and+Dosimetry+Reporting+in+Radiobiology+Studies+May+Have+Contributed+to+the+Reproducibility+Crisis%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Radiation+Oncology+-+Biology+-+Physics%22%5BJournal%5D)">A Dose of Reality: How 20 Years of Incomplete Physics and Dosimetry Reporting in Radiobiology Studies May Have Contributed to the Reproducibility Crisis.</a> International Journal of Radiation Oncology - Biology - Physics. 106 (2), 243-252 (2020).</li>
<li>Dunne, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+between+clonogenic+radiosensitivity%2C+radiation-induced+apoptosis+and+DNA+damage%2Frepair+in+human+colon+cancer+cells%5BTitle%5D)+AND+%22British+Journal+of+Cancer%22%5BJournal%5D)">Relationship between clonogenic radiosensitivity, radiation-induced apoptosis and DNA damage/repair in human colon cancer cells.</a> British Journal of Cancer. 89 (12), 2277-2283 (2003).</li>
<li>Yang, Y., Xing, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+radiotherapy+dose-time+fractionation+with+consideration+of+tumor+specific+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Optimization of radiotherapy dose-time fractionation with consideration of tumor specific biology.</a> Medical Physics. 32 (12), 3666-3677 (2005).</li>
<li>Hall, E. J., Giaccia, A. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHall%2C+EJ+%22Radiobiology+for+the+radiologist.+Eighth+edition%22">Radiobiology for the radiologist. Eighth edition</a>. , Wolters Kluwer. (2019).</li>
<li>van Leeuwen, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+alfa+and+beta+of+tumours%3A+a+review+of+parameters+of+the+linear-quadratic+model%2C+derived+from+clinical+radiotherapy+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Radiation+Oncology%22%5BJournal%5D)">The alfa and beta of tumours: a review of parameters of the linear-quadratic model, derived from clinical radiotherapy studies.</a> Radiation Oncology. 13 (1), 96(2018).</li>
<li>Fowler, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((21+years+of+biologically+effective+dose%5BTitle%5D)+AND+%22British+Institute+of+Radiology%22%5BJournal%5D)">21 years of biologically effective dose.</a> British Institute of Radiology. 83 (991), 554-568 (2010).</li>
<li>Jones, B., Dale, R. G., Deehan, C., Hopkins, K. I., Morgan, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+biologically+effective+dose+%28BED%29+in+clinical+oncology%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Oncology+journal+%7C+The+Royal+College+of+Radiologists%22%5BJournal%5D)">The role of biologically effective dose (BED) in clinical oncology.</a> Clinical Oncology journal | The Royal College of Radiologists. 13 (2), 71-81 (2001).</li>
<li>Choy, H., Rodriguez, F. F., Koester, S., Hilsenbeck, S., Von Hoff, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigation+of+taxol+as+a+potential+radiation+sensitizer%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer%22%5BJournal%5D)">Investigation of taxol as a potential radiation sensitizer.</a> Cancer. 71 (11), 3774-3778 (1993).</li>
<li>Ng, C. E., Bussey, A. M., Raaphorst, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inhibition+of+potentially+lethal+and+sublethal+damage+repair+by+camptothecin+and+etoposide+in+human+melanoma+cell+lines%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Radiation+Biology%22%5BJournal%5D)">Inhibition of potentially lethal and sublethal damage repair by camptothecin and etoposide in human melanoma cell lines.</a> International Journal of Radiation Biology. 66 (1), 49-57 (1994).</li>
<li>Kurashige, T., Shimamura, M., Nagayama, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differences+in+quantification+of+DNA+double-strand+breaks+assessed+by+53BP1%2FgammaH2AX+focus+formation+assays+and+the+comet+assay+in+mammalian+cells+treated+with+irradiation+and+N-acetyl-L-cysteine%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Radiation+Research%22%5BJournal%5D)">Differences in quantification of DNA double-strand breaks assessed by 53BP1/gammaH2AX focus formation assays and the comet assay in mammalian cells treated with irradiation and N-acetyl-L-cysteine.</a> Journal of Radiation Research. 57 (3), 312-317 (2016).</li>
<li>Schaue, D., Kachikwu, E. L., McBride, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cytokines+in+radiobiological+responses%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Radiation+Research%22%5BJournal%5D)">Cytokines in radiobiological responses: a review.</a> Radiation Research. 178 (6), 505-523 (2012).</li>
<li>Mery, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Vitro+Cell+Death+Determination+for+Drug+Discovery%3A+A+Landscape+Review+of+Real+Issues%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cell+Death%22%5BJournal%5D)">In Vitro Cell Death Determination for Drug Discovery: A Landscape Review of Real Issues.</a> Journal of Cell Death. 10, 1179670717691251(2017).</li>
<li>Galluzzi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+mechanisms+of+cell+death+recommendations+of+the+Nomenclature+Committee+on+Cell+Death+2018%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Death+%26+Differentiation%22%5BJournal%5D)">Molecular mechanisms of cell death recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2018.</a> Cell Death & Differentiation. 25 (3), 486-541 (2018).</li>
<li>Felix, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collimator+optimization+for+small+animal+radiation+therapy+at+a+micro-CT%5BTitle%5D)+AND+%22Z+Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Collimator optimization for small animal radiation therapy at a micro-CT.</a> Z Medical Physics. 27 (1), 56-64 (2017).</li>
<li>Newton, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Commissioning+a+small-field+biological+irradiator+using+point%2C+2D%2C+and+3D+dosimetry+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Commissioning a small-field biological irradiator using point, 2D, and 3D dosimetry techniques.</a> Medical Physics. 38 (12), 6754-6762 (2011).</li>
<li>Wong, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution%2C+small+animal+radiation+research+platform+with+x-ray+tomographic+guidance+capabilities%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Radiation+Oncology+-+Biology+-+Physics%22%5BJournal%5D)">High-resolution, small animal radiation research platform with x-ray tomographic guidance capabilities.</a> International Journal of Radiation Oncology - Biology - Physics. 71 (5), 1591-1599 (2008).</li>
<li>Ghita, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+field+dosimetry+for+the+small+animal+radiotherapy+research+platform+%28SARRP%29%5BTitle%5D)+AND+%22Radiation+Oncology%22%5BJournal%5D)">Small field dosimetry for the small animal radiotherapy research platform (SARRP).</a> Radiation Oncology. 12 (1), 204(2017).</li>
<li>Biglin, E. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preclinical+dosimetry%3A+exploring+the+use+of+small+animal+phantoms%5BTitle%5D)+AND+%22Radiation+Oncology%22%5BJournal%5D)">Preclinical dosimetry: exploring the use of small animal phantoms.</a> Radiation Oncology. 14 (1), 134(2019).</li>
<li>Munoz Arango, E. T., Peixoto, J. G., de Almeida, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Small+field+dosimetry+with+a+high-resolution+3D+scanning+water+phantom+system+for+the+small+animal+radiation+research+platform+SARRP%3A+a+geometrical+and+quantitative+study%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Small field dosimetry with a high-resolution 3D scanning water phantom system for the small animal radiation research platform SARRP: a geometrical and quantitative study.</a> Physics in Medicine and Biology. , (2019).</li>
<li>Murrell, D. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluating+Changes+to+Blood-Brain+Barrier+Integrity+in+Brain+Metastasis+over+Time+and+after+Radiation+Treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Translational+Oncology%22%5BJournal%5D)">Evaluating Changes to Blood-Brain Barrier Integrity in Brain Metastasis over Time and after Radiation Treatment.</a> Translational Oncology. 9 (3), 219-227 (2016).</li>
</ol>

Autorzy nie mają żadnych ujawnień do ujawnienia.

Powyższy protokół opisuje przyjazne dla użytkownika podejście do dozymetrii radiacyjnej, wyznaczania wartości α/β w liniach komórkowych raka oraz przedstawia krótki przykład metody napromieniania w przedklinicznym modelu przerzutów raka piersi do mózgu. Metody te mogą być stosowane do badania dowolnego modelu nowotworu i nie ograniczają się wyłącznie do przerzutów raka piersi do mózgu. W tej sekcji omówimy istotne niuanse leżące u podstaw przedklinicznych eksperymentów z zakresu radioterapii.
Dozymetria składa się z dwóch części: 1) kalibracji wyjścia za pomocą komory Farmera w celu ustalenia mocy dawki urządzenia rentgenowskiego oraz 2) przygotowania praktycznego systemu pomiarów dozymetrycznych z wykorzystaniem folii radiochromowej. W odniesieniu do kalibracji wyjścia, protokół TG-61 zapewnia powtarzalną metodę w wodzie. W niniejszym protokole zastosowano wodę stałą Gammex RMI 457, zgodnie z zaleceniami producenta irradiatora, firmy XStrahl. Chociaż analiza dozymetrii względnej (profile lub krzywe dawki w zależności od głębokości znormalizowane do dawki maksymalnej) z użyciem wody stałej wykazuje zgodność z wodą na poziomie lepszym niż 1%, występuje różnica w dawce bezwzględnej wynosząca około 3-4% ze względu na wyższy współczynnik absorpcji energii masy dla wody stałej w porównaniu do wody. Jednakże, ponieważ wszystkie instalacje systemu XStrahl wykorzystują protokół wody stałej do kalibracji wyjścia, nie korygowaliśmy tych różnic. Znajomość wyjścia pozwala na obliczenie czasu ekspozycji wymaganego do dostarczenia pożądanej dawki. Umieszczenie folii w tej samej konfiguracji co komora Farmera pozwala na dostarczenie znanych dawek do folii. Skanowanie folii dostarcza następnie gęstości optycznych. Dawkę otrzymaną przez folię można następnie nanieść na wykres w funkcji odpowiadającej netto gęstości optycznej (różnica gęstości optycznej po i przed ekspozycją). W ten sposób powstaje krzywa kalibracyjna folii. Przy zmianie konfiguracji eksperymentalnej moc dawki w danej sytuacji może ulec zmianie, ponieważ zależy ona od wielkości pola, głębokości i naświetlanego materiału. Naświetlenie folii w konfiguracji eksperymentalnej pozwala uzyskać netto gęstość optyczną, a korzystając z krzywej kalibracyjnej folii, możemy następnie wyznaczyć odpowiadającą jej dawkę. Dzieląc tę dawkę przez czas naświetlania folii, otrzymujemy moc dawki. Tę moc dawki można następnie wykorzystać do obliczenia czasu ekspozycji w celu dostarczenia pożądanej dawki dla danej konfiguracji eksperymentalnej. Opisany powyżej protokół uwzględnia kilka niuansów związanych z dozymetrią filmową. Na przykład po ekspozycji folia wymaga około 24 godzin, aby reakcje chemiczne w warstwie aktywnej folii zostały praktycznie zakończone. Brak odczekania tego czasu doprowadzi do uzyskania niższej gęstości optycznej.
Aby każde badanie cechowało się odtwarzalną dozymetrią, ważne jest poznanie i zrozumienie kilku kluczowych elementów danego irradiatora. W szczególności kluczowe jest określenie i przekazanie innym badaczom informacji o producente i modelu użytego irradiatora, rodzaju źródła (promienie rentgenowskie, radioaktywne itp.), energii, warstwie połowiczej, rozmiarze pola, odległościach od źródła do powierzchni i od źródła do izocentrum, rozmiarze napromieniowanego materiału, tłumieniu przed materiałem i rozproszeniu wstecznemu po materiale, mocy dawki specyficznej dla eksperymentu, schemacie frakcjonowania, wykorzystanym sprzęcie dozymetrycznym oraz zastosowanym protokołem dozymetrycznym. Wszystkie te informacje spójnie opisują jakość wiązki danego irradiatora przed podaniem dawki jakiemukolwiek zwierzęciu lub komórce19. Innym istotnym punktem informacji z niniejszego oraz innych protokołów jest to, że moc dawki osiągnięta w Protokole 1 to po prostu wydajność używanego irradiatora. W przypadku każdego konkretnego eksperymentu ważne jest zdefiniowanie mocy dawki dla danej konfiguracji (Protokół 4) poprzez porównanie z wygenerowaną krzywą kalibracyjną filmu radiochromicznego (Protokół 2).
Eksperymenty in vitro dostarczają istotnych informacji na temat zachowania radiobiologicznego linii komórek nowotworowych. Testy przeżywalności klonogennej in vitro pozwalają na precyzyjną ocenę i ilościowe określenie immanentnej radios wrażliwości linii komórkowej20, co pomaga w projektowaniu schematów frakcjonowania w kolejnych eksperymentach komórkowych lub na małych zwierzętach21. W szczególności testy te pozwalają na przybliżenie wartości parametrów α i β wykorzystywanych w modelu liniowo-kwadratowym do przewidywania śmierci komórek w odpowiedzi na radioterapię zgodnie z równaniem:
<img alt="Równanie równowagi statycznej SF=e^-α*D-β*D²; zanik wykładniczy; wzór matematyczny." src="/files/ftp_upload/61692/61692equ09.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation 9"> (Równanie 9)
gdzie SF to frakcja przeżywalności komórek zdolnych do tworzenia kolonii, D to dawka promieniowania w Gy, a α i β to parametry dopasowane22. Stosunek α/β stanowi wrodzoną miarę radiosensytywności komórkowej, przy czym wyższe wartości korelują ze zwiększoną wrażliwością danej linii komórkowej22. Ponieważ ta zależność funkcjonalna jest nieliniowa w odniesieniu do dawki, efekty biologiczne schematu frakcjonowania radioterapii zależą nie tylko od całkowitej dawki wprowadzonej, ale także od liczby i wielkości frakcji23. Biologiczna dawka efektywna (BED) jest miarą rzeczywistej dawki biologicznej dostarczonej do tkanki i umożliwia bezpośrednie porównanie różnych schematów frakcjonowania24,25. Równanie BED wymaga jedynie oszacowania α/β i jest przedstawione poniżej:
<img alt="Wzór na biologicznie efektywną dawkę, BED=n*D*[1+D/(α/β)], obliczenia radioterapeutyczne." src="/files/ftp_upload/61692/61692equ14.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 14"> (Równanie 14)
gdzie n to liczba frakcji dawki D. Testy przeżywalności klonogenicznej komórek pozwalają oszacować α/β i ułatwiają bezpośrednie porównanie schematów frakcjonowania radioterapii za pomocą równania BED. Błędne wnioski dotyczące odpowiedzi tkanki lub narządu na radioterapię (lub połączenia radioterapii z innymi metodami) mogą zostać wyciągnięte, jeśli BED w grupach terapeutycznych nie jest równoważny w obrębie jednego eksperymentu lub pomiędzy eksperymentami. Na przykład, 2 frakcje po 10 Gy w porównaniu z 4 frakcjami po 5 Gy nie dają takiego samego BED, a zatem te schematy dawkowania nie mogą być bezpośrednio porównywane pod kątem odpowiedzi biologicznej. Równanie BED, mimo niedoskonałości wynikających z wrodzonych ograniczeń modelu liniowo-kwadratowego, wiarygodnie szacuje równoważne efekty dla szerokiego zakresu warunków eksperymentalnego leczenia24,25.
Testy przeżywalności kolonogennej komórek odgrywają istotną rolę w badaniu efektów radioterapii w modelach nowotworowych, jednak eksperymenty in vitro oferują szereg dodatkowych możliwości dalszego zgłębiania szczegółów mechanistycznych radiobiologii komórek nowotworowych. Proste modyfikacje testu przeżywalności kolonogennej wykorzystywano do określenia sposobów działania niektórych chemioterapii radiouczulających, takich jak paklitaksel lub etoposyd26,27. Dalsze opcje eksperymentalne in vitro obejmują badania immunocytochemiczne w celu analizy specyficznych szlaków naprawy komórkowej, takich jak barwienie ognisk γ-H2AX i/lub 53BP1 w celu badania naprawy pęknięć dwuniciowych DNA28. Eksperymenty te mogą być szczególnie interesujące przy porównywaniu radioterapii jako pojedynczej metody z terapiami skojarzonymi, zwłaszcza podczas badania szczegółów mechanistycznych dla danej linii komórkowej. Inne opcje eksperymentalne obejmują pomiary cytokin w celu zbadania wrodzonej roli odpowiedzi zapalnej komórki na napromieniowanie lub analizy sposobu śmierci komórek (np. apoptozy, nekrozy, katastrofy mitotycznej itp.) w różnych warunkach terapeutycznych29,30,31. Ten rodzaj eksperymentów może uzupełnić lub zastąpić badania na zwierzętach i zapewnić pełniejsze zrozumienie radiobiologii linii komórek nowotworowych. Niezależnie od wyboru dodatkowych eksperymentów do przeprowadzenia, standardowy test przeżywalności kolonogennej komórek, opisany w protokole 3, stanowi ważną wstępną ocenę radiobiologiczną linii komórkowej.
Testy klonogenne i dozymetria radiacyjna umożliwiają badaczowi precyzyjne planowanie eksperymentów w sposób bardziej bezpośrednio odwzorowujący scenariusze kliniczne. Dzięki zastosowaniu przedklinicznych modeli nowotworowych u małych gryzoni możliwe jest badanie odpowiedzi na samo promieniowanie lub w kontekście planu leczenia in vivo. Przed rozpoczęciem badań na zwierzętach ważne jest określenie względnej dawki wyjściowej dla konkretnej konfiguracji, jeśli różni się ona od układu użytego do wyznaczenia dawki wyjściowej32,33. W przypadku wyznaczania mocy dawki dla pól o rozmiarach &lt;10 mm, stosowanie komory jonizacyjnej staje się mniej dokładne ze względu na trudności z centrowaniem w małym polu oraz efekty uśredniania objętościowego33. W przeszłości do wyznaczania mocy dawki oraz depozycji dawki, w połączeniu z eksperymentami immunohistochemicznymi in vivo, stosowano folię radiochromową16,34,35,36,37,38.

Nowotwory stanowią drugą najczęstszą przyczynę zgonów w Stanach Zjednoczonych i w wielu krajach na całym świecie1. Radioterapia jest podstawą leczenia wielu podtypów nowotworów i jest stosowana u około połowy wszystkich pacjentów z rakiem2,3. Wyniki leczenia prawie wszystkich nowotworów poprawiły się z biegiem czasu, ponieważ sprzęt używany do dostarczania dawek promieniowania stale się rozwijał i opracowano kilka skutecznych metod terapii multimodalnej4,5,6, ale wskaźniki nawrotów i śmiertelności u pacjentów z niektórymi typami nowotworów pozostają wysokie7,8,9. W związku z tym radioterapia nowotworów nadal stanowi aktywny obszar badań podstawowych i klinicznych. Wiele przedklinicznych badań radioterapii wykorzystuje się naświetlacze na małą skalę do dostarczania dawek promieniowania do modeli nowotworów in vitro lub zwierzęcych. Przy mnogości potencjalnych eksperymentów do przeprowadzenia w celu zbadania szczegółów radiobiologii mechanistycznej lub nowatorskich metod leczenia, można napotkać typowe pułapki, które prowadzą do błędnych wniosków, słabej odtwarzalności i marnotrawstwa zasobów. Pułapki te mieszczą się w trzech ważnych obszarach: dozymetrii naświetlaczy, charakterystyce in vitro modelowych linii komórkowych oraz harmonogramie i konfiguracji dawkowania napromieniania in vivo. Dokładne i powtarzalne wyniki bardziej zaawansowanych eksperymentów są trudne do osiągnięcia bez wcześniejszego zwrócenia uwagi na te podstawowe aspekty badań nad radioterapią.
Protokół opisany tutaj opisuje uogólnioną strategię unikania lub łagodzenia tych problemów i opiera się na kilku wcześniej opracowanych metodologiach przeznaczonych do samodzielnego użytku. Te odrębne metody zostały połączone, dzięki czemu badacz zainteresowany rozpoczęciem lub ulepszeniem przedklinicznych eksperymentów radioterapeutycznych może wykorzystać to jako solidny układ eksperymentalny. Proponowane ramy obejmują metodologię uruchamiania małych namienników zwierzęcych, określania podstawowych właściwości radiobiologicznych modelowych linii komórek nowotworowych oraz odpowiedniego projektowania i podawania harmonogramu dawkowania i frakcjonowania dla modeli nowotworów in vivo.

<table><tbody><tr><td>Kwas octowy, lodowaty</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A6283</td><td>Ten lub porównywalne produkty z lodowatego kwasu octowego są dopuszczalne.</td></tr><tr><td>Crystal Violet</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>C6158</td><td>Ten lub porównywalny produkt z fioletu krystalicznego jest dopuszczalny</td></tr>.<tr><td>Baraometr cyfrowy</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-650-118</td><td>Do pomiarów ciśnienia i temperatury.</td></tr><tr><td>Obrazowanie wzorcowe elektrometru</td><td></td><td>CDX 2000B</td><td>kalibrowane przez ADCL; Potrzebujesz współczynnika korekcyjnego, Pelec</td></tr><tr><td>Film</td><td>Folia Gafchromic</td><td>EBT3</td><td>Dostarczany w arkuszach po 25 sztuk; Folie kalibracyjne i filmy eksperymentalne muszą pochodzić z tego samego zestawu</td></tr><tr><td>Komora jonizacyjna</td><td>Farmer</td><td>PTW TN30013</td><td>Kalibrowane przez ADCL @ dwa punkty kalibracji</td></tr><tr><td>Metanol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>34860</td><td>Ten lub porównywalne produkty metanolowe są dopuszczalne.</td></tr><tr><td>Skaner fotograficzny</td><td>Epson</td><td>Perfection V700</td><td>Odpowiedniki skanerów to V800, V10000, V11000, V12000</td></tr><tr><td>XenX</td><td>Xstrahl</td><td>NA</td><td>Nagrzejnik używany.</td></tr></tbody></table>

uruchomienie promiennika i dozymetria do oceny parametrów α i β lq, schematu dawkowania promieniowania oraz depozycji dawki in vivo

Irradiator Commissioning and Dosimetry for Assessment of LQ &alpha; and &beta; Parameters, Radiation Dosing Schema, and in vivo Dose Deposition

Dozymetria promieniowania ma kluczowe znaczenie dla dokładnego dostarczania i odtwarzalności schematów promieniowania w modelach przedklinicznych dla wysokiej istotności translacyjnej. Przed przeprowadzeniem jakichkolwiek doświadczeń in vitro lub in vivo należy ocenić określoną moc wyjściową naświetlacza i indywidualne projekty doświadczalne. Za pomocą komory jonizacyjnej, elektrometru i konfiguracji ze stałą wodą można określić moc wyjściową dawki szerokich pól w izocentrum. Korzystając z podobnego układu z foliami radiochromowymi w miejscu komory jonizacyjnej, można również określić dawki dla mniejszych pól na różnych głębokościach. Testy przeżycia klonogennego in vitro komórek nowotworowych w odpowiedzi na radioterapię są niedrogimi eksperymentami, które zapewniają miarę wrodzonej wrażliwości linii komórkowych na promieniowanie poprzez dopasowanie tych danych do tradycyjnego modelu liniowo-kwadratowego. Parametry modelowe oszacowane na podstawie tych testów, w połączeniu z zasadami skutecznych dawek biologicznych, pozwalają na opracowanie różnych schematów frakcjonowania dla radioterapii, które zapewniają równoważne dawki skuteczne w eksperymentach na zwierzętach z nowotworem. Jest to ważny czynnik, który należy wziąć pod uwagę i skorygować przy porównywaniu schematów radioterapii in vivo w celu wyeliminowania potencjalnych zakłóceń wyników z powodu rozbieżności w dostarczonych skutecznych dawkach. Podsumowując, w artykule przedstawiono ogólną metodę weryfikacji dawki wyjściowej przedklinicznych naświetlaczy zwierzęcych i gabinetowych, oceny wrażliwości na promieniowanie in vitro oraz weryfikacji dostarczania promieniowania w małych organizmach żywych.

Postępowanie zgodnie z protokołem 1 pozwoli na wyznaczenie mocy dawki w Gy/min, która jest specyficzna dla używanego irradiatora. Jednak niezależnie od rodzaju irradiatora, przy znanej mocy dawki można wygenerować krzywą kalibracyjną za pomocą protokołu 2, co pozwoli na uzyskanie filmów oraz krzywej kalibracyjnej podobnej do tej w Rycina 2A-BPomyślny test przeprowadzony zgodnie z protokołem 3 pozwoli na uzyskanie wyraźnych, dobrze odgraniczonych kolonii komórek, które barwią się jednorodnie na kolor fioletowy. Oszacowaną wartość α/β można porównać z wartościami literaturowymi lub innymi grupami traktowanymi w celu interpretacji radiowrażliwości danej linii komórkowej. Wykorzystując krzywą kalibracyjną opracowaną zgodnie z protokołem 2 i przedstawioną w Rycina 2B, protokół 4 pozwoli na uzyskanie dwóch próbek filmu przypominających Rysunek 2A które mogą zostać wykorzystane do oszacowania wymaganego czasu naświetlania eksperymentalnego. Jeśli w używanym irradiatorze dostępna jest wbudowana kamera do obrazowania portalowego, można uzyskać radiogramy małych zwierząt z kolimacją i bez niej. Nałożenie tych obrazów na siebie pozwoli określić dokładne położenie skolimowanej wiązki promieniowania względem leczonego małego zwierzęcia, co przedstawiono w Rysunek 4APrawidłowe dostarczenie dawki w protokole 5 można potwierdzić, postępując zgodnie z protokołem 6. Jednym ze wskaźników świadczących o tym, że promieniowanie jest dostarczane do układów in vivo lub in vitro, jest wykrycie pęknięć obu nici DNA. Przedstawiono to w Rysunek 4B, ta sama mysz poddana zabiegowi wyłącznie w prawej półkuli w Rysunek 4Awykazuje pozytywne barwienie γH2AX wyłącznie w półkuli poddanej działaniu czynnika. Na tej rycinie jądra komórkowe zabarwiono DAPI, aby wykazać dwie kwestie: 1) cały obszar mózgu, do którego podczas analizy histologicznej zastosowano przeciwciało anty-γH2AX oraz 2) fakt, że nieleczona półkula mózgu pozostaje niezabarwiona.
<img alt="Schemat pomiaru promieniowania; konfiguracja komory jonizacyjnej, elektrometr, termometr, manometr." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61692/61692fig01.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 1"> 
Rycina 1: Schematyczny układ komory jonizacyjnej i fantoma wodnego do wyznaczania mocy dawki.Piktogram przedstawia podstawową konfigurację z wykorzystaniem różnych komponentów niezbędnych do dozymetrii z użyciem komory jonizacyjnej i stałych fantomów wodnych wewnątrz komory irradiatora. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61692/61692fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Analiza gęstości optycznej; (A) zmiany barwy, (B) wykres zależności odpowiedzi od dawki, efekt radioterapii." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61692/61692fig02.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2: Tworzenie krzywej kalibracyjnej z wykorzystaniem folii radiochromicznej. (A) Reprezentatywna zmiana barwy folii radiochromicznej wraz ze wzrostem dawki. Góra po lewej (0 cGy); dół po prawej (2000 cGy). (B) Potencjalna krzywa kalibracyjna folii radiochromicznej porównująca wypadkową gęstość optyczną i dawkę. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61692/61692fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat i wynik testu formowania kolonii; hodowla komórkowa do analizy proliferacji." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61692/61692fig03.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Test klonogenny komórek nowotworowych. Naświetlanie komórek można przeprowadzić przed wysianiem na płytki sześciodołkowe/szalki Petriego (A) lub po wysianiu (B). Na panelu (C) przedstawiono reprezentatywny obraz pomyślnego testu klonogennego z wykorzystaniem komórek raka piersi MDA-MB-231 po wykonaniu czynności opisanych w sekcji 3 protokołu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61692/61692fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Obrazowanie optyczne mózgu myszy; mikroskopia rentgenowska i fluorescencyjna, analiza struktury mózgu." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61692/61692fig04.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Wykorzystanie podwójnych nałożonych radiogramów do pozycjonowania (jeśli są dostępne) oraz dodatniego barwienia immunohistochemicznego γH2AX w celu potwierdzenia depozycji dawki. (A) Reprezentatywne nałożone radiogramy przedstawiające rozmieszczenie wiązki promieniowania. (B) Reprezentatywne wyniki wskazujące na depozycję dawki w prawej półkuli, co wykazano poprzez zwiększoną intensywność γH2AX. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61692/61692fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Współczynnik korekcyjny</td>
			<td colspan="2">Wyjaśnienie</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nκ</td>
			<td colspan="2">Współczynnik kalibracji kermy powietrza</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>[(µProszę podać tekst źródłowy w języku angielskim, który mam przetłumaczyć na język polski./ρ)Wpowietrze]woda</td>
			<td colspan="2">Stosunek masowych współczynników absorpcji energii wody do powietrza; około 1,05</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pq,Cham</td>
			<td colspan="2">Korekta uwzględniająca wpływ trzpienia komory na zaburzenia strumienia fotonów wywołane przez komorę; wartość przybliżona 1,022</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Posłonka</td>
			<td colspan="2">Korekta uwzględniająca osłonę chroniącą komorę jonizacyjną; wartość 1, ponieważ komora jest wodoodporna</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PProszę podać tekst źródłowy do tłumaczenia.</td>
			<td colspan="2">Współczynnik korekcyjny uwzględniający polarność; wyznaczony w Protokole 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pjon</td>
			<td colspan="2">Współczynnik korekcyjny uwzględniający rekombinację jonów; wyznaczony w Protokole 1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTp</td>
			<td colspan="2">Współczynnik korekcyjny uwzględniający temperaturę i ciśnienie w dniu eksperymentu; wyznaczony w Protokole 1</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1: Współczynniki korekcyjne niezbędne do wyznaczenia mocy dawki w Protokole 1.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody >
		<tr >
			<td >Dawka</td>
			<td >N</td>
		</tr >
		<tr >
			<td >0.5</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td >1</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td >2</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td >3</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td >4</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td >6</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td >8</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td >10</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td >12*</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td >15*</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td >20*</td >
			<td >3</td >
		</tr >
		<tr >
			<td colspan="2">*Wymagane tylko dla dawek przekraczających 10 w poszczególnych eksperymentach.</td>
		</tr >
	</tbody >
</table>
Tabela 2: Dawki wykorzystywane do wyznaczenia krzywej kalibracyjnej folii radiochromicznej.

Dozymetria promieniowania dostarcza techniki zwiększającej dokładność eksperymentów przedklinicznych i zapewniającej, że dostarczane dawki promieniowania są ściśle związane z parametrami klinicznymi. Protokół ten opisuje kroki, które należy podjąć w każdej fazie podczas przedklinicznych eksperymentów radiacyjnych, aby zapewnić prawidłowy projekt eksperymentu.

Uruchomienie promiennika i dozymetria do oceny parametrów α i β LQ, schematu dawkowania promieniowania oraz depozycji dawki in vivo

Radiation dosimetry is critical in the accurate delivery and reproducibility of radiation schemes in preclinical models for high translational relevance. ...

Protokół ten jest nowatorskim połączeniem kilku metodologii radiobiologicznej i dozymetrycznej promieniowania w celu zapewnienia dokładnych, powtarzalnych, przedklinicznych eksperymentów radioterapii. Metody te łączą warunki eksperymentalne z krajowymi wzorcami dawek i pozwalają na dokładne pomiary dawek, które odpowiadają dawkom radioterapii. Koncentrując się na projektowaniu powtarzalnych eksperymentów radioterapeutycznych, protokół ten zapewnia naukowcom narzędzia i metody niezbędne do przeprowadzenia badań o dużym znaczeniu translacyjnym.Protokoły kalibracji dozymetrycznej mogą być wyzwaniem dla nowicjuszy, zwłaszcza dla osób bez doświadczenia w fizyce medycznej. Sugerujemy skonsultowanie się z fizykiem radioterapii przy pierwszej próbie przeprowadzenia tych eksperymentów. Techniki zawarte w tym protokole są wspólne zarówno dla fizyków radiacyjnych, jak i badaczy biomedycznych.Jednak niektóre z nich nie są zwykle wykorzystywane w połączeniu. Aby określić odpowiednią moc wyjściową, ustaw promiennik tak, aby dostarczał promieniowanie o napięciu szczytowym 220 kilonapięciu i 13 miliamperach z otwartym polem o wymiarach 17 na 17 centymetrów umieszczonym 35 centymetrów od źródła. Przefiltruj wiązkę za pomocą filtra miedzianego o średnicy 0,15 milimetra o szerokim ognisku i wyrównaj płytę o długości jednego centymetra, płytę dwucentymetrową, płytę dwucentymetrową z komorą jonizacyjną i płytę o średnicy jednego centymetra.Po ustawieniu stosu fantomowego włóż komorę jonizacyjną do fantomu i wyreguluj stosy tak, aby odległość źródła od powierzchni wynosiła 33 centymetry po odpowiednim wypoziomowaniu. Następnie upewnij się, że pomiary te są prawidłowo umieszczone w komorze jonizacyjnej w odległości 35 centymetrów od izocentrum. Aby utworzyć krzywą kalibracji radiowej folii chromowej, przygotuj kilka dodatkowych kawałków folii o tym samym rozmiarze i orientacji i umieść folię na głębokości dwóch centymetrów w stosie fantomowym ze stałą wodą.Aby rozpocząć napromienianie, umieść jeden kawałek filmu na czterech centymetrach stałej wody, a pozostałe dwa centymetry stałej wody umieść nad foliami. Po wprowadzeniu wymogu skanowania filmu po ekspozycji, zaimportuj pliki obrazów do ImageJ w formacie pliku tiff i wybierz Obraz, Kolor i wybierz Podziel kanały. Tylko w czerwonym kanale obrazu użyj narzędzia prostokąt, aby narysować obszar zainteresowania i naciśnij Ctrl+M, aby zezwolić na transkrypcję średnich wartości z okna wyników.Po uzyskaniu wszystkich wartości pikseli dla filmów nienaświetlonych i naświetlonych, obliczyć gęstość optyczną netto, korzystając z równania, jak wskazano, a następnie wykreślić gęstość optyczną netto w stosunku do dawki, przy której film został naświetlony i dopasować wykres do krzywej kwadratowej. Aby określić wartość alfa/beta dla określonych linii komórek nowotworowych za pomocą testu klonogennego, należy policzyć wynikową liczbę kolonii w każdej grupie leczonej, aby umożliwić obliczenie frakcji przeżycia każdej płytki, a następnie wykreślić logarytm naturalny frakcji przeżycia w stosunku do odpowiedniej dostarczonej dawki i dopasować krzywą do funkcji kwadratowej. Aby określić konkretną dawkę wyjściową dla zmiennych projektów eksperymentalnych, wybierz żądany rozmiar pola i odległość od źródła, a następnie użyj fantomów wody stałej, aby zapewnić nagromadzenie i rozproszenie wsteczne w razie potrzeby, ustawiając kawałek filmu w orientacji, która najlepiej przedstawia projekt eksperymentalny.Dawkę można następnie określić na podstawie gęstości optycznej netto folii, korzystając z krzywej kalibracji filmu dla danej dawki. Aby określić odpowiednią pozycję wiązki do leczenia myszy z nowotworem, po potwierdzeniu braku reakcji na odruch pedałowania, użyj wbudowanej kamery portalowej i aluminiowego filtra, aby uzyskać radiogram myszy eksperymentalnej bez kolimacji, a następnie uzyskaj radiogram z kolimacją na miejscu i nałóż radiogramy na ImageJ, aby określić położenie wiązki. Wykorzystując krzywą kalibracyjną, jak pokazano, można wygenerować dwie próbki filmu, które można wykorzystać do oszacowania wymaganych eksperymentalnych czasów napromieniania.Nałożenie tych obrazów ujawni dokładne położenie skolimowanej wiązki promieniowania względem małego zwierzęcia, które jest leczone. Pomyślne nałożenie dawki można następnie potwierdzić, co ilustruje dodatnie barwienie gamma-H2AX obserwowane w obrębie poddanej działaniu półkuli tylko w tej reprezentatywnej analizie. Kluczowe znaczenie ma zachowanie spójności przy przechodzeniu od określania mocy wyjściowej promiennika do generowania krzywej kalibracji filmu oraz przy określaniu dawki dla idealnego projektu eksperymentalnego.Przestrzeganie tych protokołów umożliwia naukowcom badanie szerokiej gamy klinicznie stosowanych pytań radiobiologicznych w warunkach przedklinicznych. Pytania te mogą prowadzić do lepszego zrozumienia wyników leczenia pacjentów. Ten protokół nie jest samodzielną nową techniką.Jednak połączenie tych metodologii doprowadzi do bezpośredniego znaczenia klinicznego i da wgląd w wyniki dla dawek obserwowanych w klinice.

irradiator-commissioning-dosimetry-for-assessment-lq-parameters

Research

JoVE Journal

Biology

Biologia

Pacjenci z guzami mózgu rutynowo poddawani są radioterapii czaszki, a choć metoda ta jest korzystna, często prowadzi do wyniszczających zaburzeń poznawczych. Ten poważny, nierozwiązany problem nie ma obecnie żadnego klinicznego lekarstwa, co skłoniło nas do podjęcia wysiłków w celu opracowania terapii opartych na komórkach macierzystych w celu przywrócenia funkcji poznawczych upośledzonych przez promieniowanie.

Strategie transplantacji komórek macierzystych w celu przywrócenia funkcji poznawczych upośledzonych przez radioterapię czaszki

Rosnąca liczba urządzeń do radioterapii oferuje tę zaletę, że dostarcza dawkę przez bardzo małe wiązki do guza, co pozwala na większą zgodność i wyższe dawki na frakcję. Do dozymetrii tych małych pól można użyć wielu różnych detektorów. W niniejszym badaniu badany jest wpływ rekombinacji jonów w komorze jonizacyjnej z cieczą przy użyciu systemu radioterapii stereotaktycznej.

Charakterystyka efektów rekombinacji w ciekłej komorze jonizacyjnej wykorzystywanej do dozymetrii akceleratora radiochirurgicznego

Stereotaktyczna ablacyjna radioterapia ciała (SBRT) polega na precyzyjnym dostarczaniu wysokich dawek promieniowania do celów nowotworowych. Nowatorska platforma SBRT oferuje pierwszy w swoim rodzaju akcelerator promieniowania z gimbalem zamontowany w obrotowej suwnicy O-ring, zdolną do dynamicznego śledzenia guza pod kontrolą obrazu. Tutaj opisujemy dynamiczne śledzenie guza dla celów płucnych.

Dynamiczne śledzenie guza płuc w stereotaktycznej radioterapii aflacyjnej ciała

W przeszłości, napromienianie małych zwierząt było zazwyczaj wykonywane bez możliwości celowania w dobrze zdefiniowaną objętość guza. Celem było naśladowanie leczenia glejaka u ludzi u szczurów. Korzystając z platformy do napromieniania małych zwierząt, przeprowadziliśmy konforemne napromienianie 3D pod kontrolą MRI ze zwiększeniem podobjętości na podstawie PET w warunkach przedklinicznych.

Napromienianie pod kontrolą PET i MRI szczurzego modelu glejaka przy użyciu mikropromiennika

Radioterapia to bardzo skomplikowane leczenie raka, które wymaga wielu specjalistów do stworzenia planu leczenia i zapewnienia jakości (QA) przed dostarczeniem pacjentowi. Protokół ten opisuje wykorzystanie w pełni zautomatyzowanego systemu, Asystenta Planowania Promieniowania (RPA), do tworzenia wysokiej jakości planów radioterapii.

Asystent planowania radioterapii - usprawniony, w pełni zautomatyzowany system planowania leczenia radioterapią

Przedstawiono podstawy planowania i dostarczania radioterapii protonowej na przykładzie raka prostaty. Zastosowanie tych zasad do innych wybranych miejsc chorobowych pokazuje, w jaki sposób radioterapia protonowa może poprawić wyniki kliniczne u pacjentów z rakiem.

Terapia protonowa i jej zastosowanie kliniczne w wybranych nowotworach złośliwych guzów litych

Kliniczne akceleratory liniowe mogą być używane do określania efektów biologicznych szerokiego zakresu dawek na komórki rakowe. Omówiliśmy, jak skonfigurować akcelerator liniowy do testów komórkowych i testów dla nowotworowych komórek macierzystych hodowanych jako guzy w zawiesinie i linii komórkowych hodowanych jako kultury adherentne.

Wykorzystanie akceleratora liniowego do przeprowadzania eksperymentów radiobiologicznych in vitro

Ta metoda szacuje pochłoniętą dawkę różnych struktur do terapii receptorami peptydowymi-radionuklidami (PRRT) z możliwością uniknięcia nakładania się narządów na projekcjach 2D. Seryjne obrazy płaskie całego ciała pozwalają na oszacowanie średnich dawek pochłoniętych w całym ciele, podczas gdy podejście hybrydowe, łączące obrazy płaskie i obraz 3D-SPECT/CT, przezwycięża ograniczenia związane z nakładaniem się struktur.

Protokół dozymetrii całego ciała w terapii radionuklidami peptydowo-receptorowymi (PRRT): obrazy planarne 2D i hybrydowe metody obrazowania 2D+3D SPECT/CT

Ten dokument opisuje nowy protokół dozymetryczny dla napromieniania komórek za pomocą niskoenergetycznego sprzętu rentgenowskiego. Pomiary wykonywane są w warunkach w miarę możliwości symulujących rzeczywiste warunki napromieniowania komórek.

Dozymetria do napromieniania komórek przy użyciu aparatury rentgenowskiej o ortonapięciu (40-300 kV)

Tutaj prezentujemy protokół do przeprowadzenia przedklinicznej radioterapii opartej na pozytonowej tomografii emisyjnej w modelu glejaka szczurzego przy użyciu opracowanych przez nas algorytmów w celu optymalizacji dokładności i wydajności.

Radioterapia oparta na pozytonowej tomografii emisyjnej w modelu szczura glejaka przy użyciu platformy badawczej promieniowania małych zwierząt

Ten protokół opisuje szereg zautomatyzowanych narzędzi przeznaczonych do wysokiej jakości radioterapii, automatycznego konturowania i automatycznego planowania, które są pakowane w usługę internetową w celu maksymalizacji niezawodności i skalowalności przy jednoczesnej minimalizacji kosztów operacyjnych.

Asystent planowania radioterapii - internetowe narzędzie wspierające wysokiej jakości radioterapię w klinikach o ograniczonych zasobach

Poznaj metody kalibracji dozymetrycznej z wykorzystaniem filmów radiochromowych i komór jonizacyjnych do precyzyjnego oznaczania dawek promieniowania w eksperymentach przedklinicznych.

Uruchomienie promiennika i dozymetria do oceny parametrów α i β LQ, schematu dawkowania promieniowania oraz depozycji dawki in vivo (Wideo) | JoVE Journal

Uruchomienie promiennika i dozymetria do oceny parametrów α i β LQ, schematu dawkowania promieniowania oraz depozycji dawki in vivo

Przeglądaj więcej filmów