Effekte von Fraktionierung und Dosisleistung bei der PDR-Brachytherapie von B14-Zellen

Zusammenfassung

Ziel

Bisherige Untersuchungen an verschiedenen Zellinien zeigen eine biologische Äquivalenz von kontinuierlicher Low-dose-rate-Brachytherapie (LDR-BT) und Bestrahlungen im Pulsed-dose-rate-Verfahren (PDR-BT) bei Verwendung kleiner Pulsdosen. Ziel dieser Untersuchung war es, unter praxisnahen Bedingungen in einem In-vitro-Modell die biologischen Effekte von unterschiedlichen Pulsdosen und „Pulsdosisleistungen” bei der PDR-BT zu untersuchen.

Material und Methode

Verwendung fanden Zellen der Linie Hy B14 FAF 28. peritoneale Fibroblasten des chinesischen Hamsters (B14-Zellen) mit einer Verdopplungszeit von 12 bis 14 h. Diese wurden in einem Abstand von 9 mm zur Strahlenquelle im PDR-Verfahren bestrahlt. Die Pulsdosen betrugen 1 Gy, 2,5 Gy und 5 Gy, die Gesamtdosis 5 Gy/5 h, 10 Gy/10 h, 20 Gy/20 h und 30 Gy/30 h bei einer Dosisleistung während des Pulses von 200 bis 300 cGy/h. Der Dosisleistungseffekt wurde bei 1 Gy/Puls und einer Gesamtdosis von 20 Gy durchgeführt, die in einer Behandlungszeit von 20 h eingestrahlt wurden. Die Pulsdauern betrugen 20 min, 30 min oder 52 min entsprechend einer Pulsdosisleistung von 300 cGy/h, 200 cGy/h oder 115 cGy/h. Erfaßt wurde das Zellüberleben im Vitalfärbetest sowie im Koloniebildungstest.

Ergebnisse

Im Bereich von 200 bis 300 cGy/h war die biologische Wirkung der Pulsdosis 5 Gy größer als nach 1 Gy bzw. 2.5 Gy/Puls. Die Veränderung der Pulsdosisleistung von 300 cGy/h auf 200 cGy/h oder 115 cGy/h ließ bei 20 Pulsen von ie 1 Gy keine Unterschiede in der biologischen Wirkung erkennen.

Schlußfolgerung

Die radiobiologischen Effekte bei der Brachytherapie im PDR-Verfahren sind abhängig von der Dosis pro Puls. Die Unterschiede konnten bei dem hier verwendeten Versuchsaufbau erst bei einer Pulsdosis von mehr als 2,5 Gy nachgewiesen werden.

Abstract

Purpose

Present radiobiological studies for different cell lines in vitro demonstrate the equivalence and efficacy of continuous low-dose-rate brachytherapy (LDR-BT) and pulsed dose rate brachytherapy (PDR-BT) when using small and frequent dose pulses. The aim of this study was to examine monolayer fibroblast cultures in vitro to examine the biological effects of different pulse doses and dose rates under clinically conditiones.

Material and Methods

B14 cells, Hy B14 FAF 28, peritoneal fibroblasts, were cultured in multi-well plates and exposed to a PDR radiation source at a distance of 9 mm. The following PDR-schemes were compared: dose per pulse: 1 Gy, 2.5 Gy and 5 Gy to a total dose of 5 Gy/5 h (overall time). 10 Gy/10 h, 20 Gy/20 h and 30 Gy/30 h. The pulse duration for the examination of dose rate effects was 20 min, 30 min or 52 min corresponding to a pulse dose rate of 300 cGy/h, 200 cGy/h or 115 cGy/h. Treatment endpoints were cell survival measured by dye exclusion test and clonogenic cell survival.

Results

Cell survival decreased for pulse doses of 5 Gy compared to 2.5 Gy or 1 Gy per pulse (mean dose rate 200 to 300 cGy/h). No differences were observed with dose rates during irradiation of 300 cGy/h, 200 cGy/h or 115 cGy/h (20 Gy/l Gy).

Conclusion

Radiobiological effects of PDR-BT are dependent on the dose per pulse, with differences in biological effects only with a dose per pulse of more than 2.5 Gy, considering the described in-vitro conditiones. More examinations with a more pronounced difference in dose rate will be continued for evaluation of dose rate effects.