AIM:
Es sollte die Dosissteigerung durch den Einbau von Nanopartikeln in die Hauttherapie unter Verwendung von Photonenstrahlen mit Kilospannung (kV) und Elektronenstrahlen mit Megaspannung (MV) untersucht werden. Monte-Carlo-Simulationen wurden verwendet, um die Dosissteigerung vorherzusagen, wenn unterschiedliche Arten und Konzentrationen von Nanopartikeln unterschiedlich dicken Hautzielschichten hinzugefügt wurden.
METHODEN:
Klinische kV-Photonenstrahlen (105 und 220 kVp) und MV-Elektronenstrahlen (4 und 6 MeV), erzeugt von einer Orthospannungseinheit Gulmay D3225 und einem Linearbeschleuniger Varian 21 EX, wurden mit dem Monte-Carlo-Code EGSnrc simuliert. Es wurden Dosen an Hautzielschichten mit Dicken im Bereich von 0.5 bis 5 mm für die Photonenstrahlen und 0.5 bis 10 mm für die Elektronenstrahlen bestimmt. Der Hautzielschicht wurden Au-, Pt-, I-, Ag- und Fe2O3-Nanopartikel mit Konzentrationen im Bereich von 3 bis 40 mg/ml hinzugefügt. Das Dosissteigerungsverhältnis (DER), definiert als die Dosis an der Zielschicht mit Nanopartikelzugabe dividiert durch die Dosis an der Schicht ohne Nanopartikelzugabe, wurde für jeden Nanopartikeltyp, jede Nanopartikelkonzentration und jede Zielschichtdicke berechnet.
ERGEBNISSE:
Es wurde festgestellt, dass Au von allen Nanopartikeln den höchsten DER (5.2–6.3) aufwies, wenn es mit kV-Photonenstrahlen bestrahlt wurde. Die Abhängigkeit des DER von der Zielschichtdicke war für den 220-kVp-Photonenstrahl nicht signifikant, wohl aber für den 105-kVp-Strahl für Au-Nanopartikelkonzentrationen über 18 mg/ml. Bei anderen Nanopartikeln war der DER von der Ordnungszahl des Nanopartikels und dem Energiespektrum der Photonenstrahlen abhängig. Alle Nanopartikel zeigten einen Anstieg der DER mit der Nanopartikelkonzentration während der Photonenbestrahlung, unabhängig von der Dicke. Für Elektronenstrahlen wurde festgestellt, dass die Au-Nanopartikel den höchsten DER (1.01–1.08) aufwiesen, wenn die Strahlenergie 4 MeV betrug, dieser Wert war jedoch drastisch niedriger als die DER-Werte, die bei Verwendung von Photonenstrahlen ermittelt wurden. Es wurde auch festgestellt, dass der DER von der Tiefe der maximalen Dosis des Elektronenstrahls und der Targetdicke beeinflusst wird. Für andere Nanopartikel mit niedrigerer Ordnungszahl wurden DERs im Bereich von 0.99–1.02 unter Verwendung der 4- und 6-MeV-Elektronenstrahlen gefunden.
FAZIT:
Bei der nanopartikelverstärkten Hauttherapie kann durch die Zugabe von Au-Nanopartikeln die höchste Dosissteigerung mit 105-kVp-Photonenstrahlen erreicht werden. Obwohl Elektronenstrahlen in der Hauttherapie beliebt sind, führten sie nicht zu so hohen Dosissteigerungen wie kV-Photonenstrahlen. Darüber hinaus ist der DER abhängig vom Nanopartikeltyp, der Nanopartikelkonzentration, der Dicke des Hautziels und der Energie der Photonen- und Elektronenstrahlen.
Xiao J Zheng, James CL Chow
