Plattformen für die Röntgenbestrahlung kleiner Tiere erweitern die Möglichkeiten und künftigen Wege für die radiobiologische Forschung. Mittlerweile entwickelt sich die Protonenstrahlentherapie zu einer Standardbehandlungsmethode im Instrumentarium der Präzisionsstrahlentherapie des Klinikers, was eine Lücke zwischen modernster klinischer Strahlentherapie und der strahlenbiologischen Forschung an Kleintieren verdeutlicht. Die vergleichende Erforschung der biologischen Unterschiede zwischen Protonen- und Röntgenstrahlen könnte von einem integrierten Kleintierbestrahlungssystem für In-vivo-Experimente und entsprechenden Qualitätssicherungsprotokollen (QS) profitieren, um Genauigkeit und Reproduzierbarkeit sicherzustellen. Das Ziel dieser Studie besteht darin, einen Protonenstrahl in eine Strahlentherapieplattform für Kleintiere zu integrieren und gleichzeitig eine Qualitätssicherung nach dem Vorbild klinischer Protokolle umzusetzen. Eine 225-kV-Röntgenforschungsplattform für Kleintierstrahlung (SARRP) wurde auf Schienen installiert, um sie an einer modifizierten Protonen-Versuchsstrahllinie eines 230-MeV-Zyklotron-basierten klinischen Systems auszurichten. Kollimierte ausgebreitete Bragg-Peaks (SOBP) wurden mit Strahlparametern erzeugt, die mit der Bestrahlung kleiner Tiere kompatibel sind. Die Eigenschaften des Protonenstrahls wurden gemessen und die Reproduzierbarkeit der Ausrichtung mit dem Isozentrum des Röntgensystems bewertet. Ein QA-Protokoll wurde entwickelt, um eine konsistente Qualität und Ausrichtung des Protonenstrahls sicherzustellen. Als vorläufige Studie wurde Zellschädigung durch γ-H2AX-Immunfluoreszenzfärbung in einem bestrahlten Maustumormodell verwendet, um die Strahlreichweite in vivo zu überprüfen. Die Strahllinie wurde in Betrieb genommen, um Bragg-Peaks mit einer Reichweite von 4–30 mm in Wasser bei 2 Gy min-1 zu liefern. SOBPs wurden mit einer Breite von bis zu 25 mm geliefert. Die Ausrichtung des Protonenstrahls mit dem Röntgensystem stimmte innerhalb von 0.5 mm überein. Um eine reproduzierbare Ausrichtung der Plattform sicherzustellen und die Strahlabgabe zu überprüfen, wurde ein QA-Phantom erstellt. Die γ-H2AX-Färbung bestätigte den erwarteten Protonenbereich in vivo. Es wurde ein bildgesteuertes Kleintier-Protonen-/Röntgenforschungssystem entwickelt, um In-vivo-Untersuchungen radiobiologischer Wirkungen von Protonenstrahlen, Vergleichsstudien zwischen Protonen- und Röntgenstrahlen sowie Untersuchungen zu neuartigen Protonenbehandlungsmethoden zu ermöglichen.
Kim MM, Irmen P, Shoniyozov K, Verginadis II, Cengel KA, Koumenis C, Metz JM, Dong L, Diffenderfer ES.
