Dieses Protokoll ist eine neuartige Kombination mehrerer radiobiologischer und strahlendosimeterischer Methoden, um genaue, reproduzierbare, präklinische Strahlentherapieexperimente zu gewährleisten. Diese Methoden verknüpfen experimentelle Bedingungen mit nationalen Dosisstandards und ermöglichen genaue Messungen von Dosen, die den Strahlenbehandlungsdosen entsprechen. Mit dem Schwerpunkt auf der Entwicklung reproduzierbarer Strahlentherapieexperimente bietet dieses Protokoll den Forschern die Werkzeuge und Methoden, die für die Durchführung von Studien mit hoher translationaler Relevanz erforderlich sind.
Dosimetrische Kalibrierprotokolle können für Anfänger eine Herausforderung sein, insbesondere für Personen ohne Hintergrund in der medizinischen Physik. Wir empfehlen, einen Strahlentherapie-Physiker zu konsultieren, wenn er diese Experimente zum ersten Mal versucht. Die Techniken in diesem Protokoll sind sowohl Strahlenphysikern als auch biomedizinischen Forschern gemeinsam.
Jedoch, einige von ihnen werden in der Regel nicht in Kombination verwendet. Um die entsprechende Dosisleistung zu bestimmen, stellen Sie den Bestrahlungskörper so ein, dass er Strahlung mit einer Spitzen-Kilovoltund-Strahlung von 220 und 13 Milliampere mit einem 17 mal 17 Zentimeter großen offenen Feld liefert, das 35 Zentimeter von der Quelle entfernt positioniert ist. Filtern Sie den Strahl mit einem 0,15 Millimeter Kupferfilter mit einem breiten Fokus und richten Sie die ein Zentimeter große Platte, die zwei Zentimeter große Platte, die zwei Zentimeter große Platte mit der Ionisationskammer und die ein Zentimeter große Platte aus.
Legen Sie nach dem Einrichten des Phantomstapels die Ionisationskammer in das Phantom ein und passen Sie die Stapel so an, dass die Quelle auf den Oberflächenabstand 33 Zentimeter beträgt, wenn sie entsprechend abgeglichen wird. Bestätigen Sie dann, dass diese Messungen korrekt innerhalb der Ionisationskammer 35 Zentimeter vom Isozentrum entfernt platziert sind. Um eine radiochrome Filmkalibrierungskurve zu erstellen, bereiten Sie mehrere zusätzliche Filmstücke gleicher Größe und Ausrichtung vor und legen Sie den Film in einer Tiefe von zwei Zentimetern in den Festen Wasser-Phantomstapel.
Um die Bestrahlung zu beginnen, legen Sie ein Stück Film auf vier Zentimeter festes Wasser und legen Sie die restlichen zwei Zentimeter festes Wasser über die Folien. Nachdem Sie Filmscans nach der Belichtung benötigt haben, importieren Sie die Bilddateien in ImageJ in einem tiff-Dateiformat, und wählen Sie Bild, Farbe und Split Channels aus. Verwenden Sie nur im roten Bildkanal das Rechteckwerkzeug, um einen Bereich von Interesse zu zeichnen, und drücken Sie Strg+M, damit die Mittelwerte aus dem Ergebnisfenster transkribiert werden können.
Sobald alle Pixelwerte für die nicht exponierten und exponierten Filme ermittelt wurden, berechnen Sie die optische Nettodichte anhand der angegebenen Gleichung, und zeichnen Sie dann die optische Nettodichte mit der Dosis, bei der der Film exponiert wurde, und passen sie der Handlung mit einer quadratischen Kurve an. Um den Alpha/Beta-Wert für bestimmte Krebszelllinien über einen clonogenen Assay zu bestimmen, zählen Sie die resultierende Anzahl von Kolonien in jeder Behandlungsgruppe, um die Berechnung des Überlebensanteils jeder Platte zu ermöglichen, und zeichnen Sie dann das natürliche Protokoll der Überlebensfraktion mit der entsprechenden dosiseinlieferung und passen die Kurve mit einer quadratischen Funktion an. Um die spezifische Dosisleistung für variable Versuchsdesigns zu bestimmen, wählen Sie eine gewünschte Feldgröße und einen gewünschten Abstand von der Quelle aus und verwenden Sie Festwasser-Phantome, um bei Bedarf Aufbau und Rückstreuung bereitzustellen, indem Sie das Filmstück in der Ausrichtung positionieren, die das experimentelle Design am besten darstellt.
Die Dosis kann dann anhand der Optischen Nettodichte des Films anhand der Filmkalibrierungskurve für die Dosis bestimmt werden. Um die geeignete Strahlposition für eine Tumorlager-Mausbehandlung zu bestimmen, nachdem sie einen Mangel an Reaktion auf Pedalreflex bestätigt hat, verwenden Sie eine Bordportalkamera und einen Aluminiumfilter, um ein Radiogramm der experimentellen Maus ohne Kollimation zu erhalten, dann ein Radiogramm mit Kollimation an Ort und Stelle zu erhalten und die Radiogramme in ImageJ zu überlagern, um die Strahlpositionierung zu bestimmen. Anhand der gezeigten Kalibrierkurve können zwei Filmproben erzeugt werden, mit denen die erforderlichen experimentellen Bestrahlungszeiten abgeschätzt werden können.
Die Überlagerung dieser Bilder wird die genaue Positionierung des kollimierten Strahlungsstrahls im Verhältnis zu dem zu behandelnden Kleintier zeigen. Eine erfolgreiche Dosisabscheidung kann dann durch die positive Gamma-H2AX-Färbung, die innerhalb der behandelten Hemisphäre beobachtet wurde, nur in dieser repräsentativen Analyse bestätigt werden. Konsequent zu bleiben, wenn Sie von der Bestimmung der Strahlungsleistung zur Erzeugung einer Filmkalibrierungskurve und zur Bestimmung der Dosis für Ihr ideales experimentelles Design bewegen, ist entscheidend.
Die Befolgung dieser Protokolle ermöglicht es den Forschern, eine Vielzahl klinisch anwendbarer radiobiologischer Fragen in einem präklinischen Umfeld zu untersuchen. Diese Fragen können zu einem besseren Verständnis der Patientenergebnisse führen. Dieses Protokoll ist keine eigenständige neue Technik.
Die Kombination dieser Methoden wird jedoch zu einer direkten klinischen Relevanz führen und Einblicke in die Ergebnisse der in der Klinik beobachteten Dosen geben.
