Hay muchas incógnitas en la radiobiología de los haces de protones y otros haces de partículas. Describimos el desarrollo y las pruebas de un sistema de protones de baja energía guiado por imágenes optimizado para aplicaciones de investigación radiobiológica. Se modificó un haz de protones de 50 MeV de un ciclotrón existente para producir haces colimados (tan pequeños como 2 mm de diámetro). Se realizaron mediciones de la cámara de ionización y la película radiocrómica y se compararon con simulaciones de Monte Carlo (TOPAS). El haz de protones se alineó con un dispositivo irradiador de rayos X guiado por imágenes de TC disponible en el mercado (SARRP, Xstrahl C ª.). Para examinar la posibilidad alternativa de adaptar un sistema de terapia de protones clínica, realizamos simulaciones de Monte Carlo de un haz clínico de 100 MeV de rango desplazado. El haz de protones exhibe un pico de Bragg prístino a una profundidad de 21 mm en el agua con una tasa de dosis de 8.4 Gy min-1 (3 mm de profundidad). La energía del haz incidente se puede modular a energías más bajas mientras se preserva el pico de Bragg. El LET fue: 2.0 keV µm-1 (superficie del agua), 16 keV µm-1 (pico de Bragg), 27 keV µm-1 (dosis máxima al 10%). La alineación del haz de protones con el isocentro del sistema SARRP se midió con una concordancia de 0.24 mm. El ancho de la viga cambia muy poco con la profundidad. Los cálculos de dosis basados en Monte Carlo que utilizan el conjunto de datos de imágenes de TC como entrada demuestran el uso in vivo. Las simulaciones de Monte Carlo del haz de protones clínico modulado de 100 MeV muestran un pico de Bragg significativamente reducido. Demostramos la viabilidad de un haz de protones integrado con un sistema comercial de guía de imágenes de rayos X para estudios preclínicos in vivo. Hasta donde sabemos, esta es la primera descripción de un haz de protones guiado por imágenes experimental para la investigación de radiobiología preclínica. Permitirá investigaciones in vivo de los efectos radiobiológicos en haces de protones.
Ford E, Emery R, Huff D, Narayanan M, Schwartz J, Cao N, Meyer J, Rengan R, Zeng J, Sandison G, Laramore G, Mayr N.
