Dose effect curve for in vitro cell irradiations with laser accelerated electrons


Dose effect curve for in vitro cell irradiations with laser accelerated electrons

Karsch, L.; Beyreuther, E.; Enghardt, W.; Kaluza, M.; Laschinsky, L.; Lessmann, E.; Naumburger, D.; Nicolai, M.; Pawelke, J.; Richter, C.; Sauerbrey, R.; Schlenvoigt, H.; Baumann, M.

Fragestellungen: Die neue Technologie der Laserteilchenbeschleunigung verspricht die Realisierung von kompakten und ökonomisch effektiven Therapieanlagen. Die dabei zur Anwendung kommenden Hochintensitätslaser führen, verglichen mit den heute in der Strahlentherapie eingesetzten Beschleunigern, zu viel kürzeren Teilchenpulsen mit geringerer Wiederholfrequenz, aber viel größerer Pulsdosisleistung. Vor einem klinischen Einsatz der Laserteilchenbeschleunigung müssen deshalb die Konsequenzen bezüglich dosimetrischer Erfassung und Strahlenwirkung auf menschliches Gewebe untersucht werden. Im Beitrag werden die weltweit ersten systematischen Zellbestrahlungen mit Laser beschleunigten Elektronen vorgestellt und die Ergebnisse diskutiert.
Methodik: Die Experimente wurden am Lasersystem JETI in Jena durchgeführt.
Das Lasersystem, bisher nur für physikalische Einzelschussexperimente benutzt, wurde für die Durchführung von Routine-Zellbestrahlungen angepasst und ein geeignetes Dosimetriesystem für die ultrakurz gepulsten Elektronen mit einer Energie bis zu 20 MeV entwickelt. Über einen Zeitraum von mehreren Monaten wurden Zellen von je zwei humanen Normal- und Tumorgeweben bestrahlt. Zur Erfassung der Strahlenwirkung wurden die residuellen Doppelstrangbrüche (24 h nach Bestrahlung) und der Anteil des klonogenen Zellüberlebens bestimmt. Der Effekt jeder applizierten Dosis wurde zunächst durch Bestrahlung mehrerer Zellproben an einem Tag doppelt bestimmt und jede Dosis-Effekt-Kurve an zwei weiteren Tagen wiederholt. Parallel dazu wurden Referenzbestrahlungen mit kontinuierlicher 200 kV Röntgenstrahlung durchgeführt.
Ergebnisse: Auf dem Weg zur klinischen Anwendung der Laserteilchenbeschleunigung sind die erfolgreichen systematischen in vitro Zellbestrahlungen ein erster wichtiger Schritt. Obwohl die hohen Anforderungen für Patientenbestrahlung noch nicht vollständig erfüllt sind, wurde über mehrere Wochen ein für Zellbestrahlungen ausreichend stabiler, reproduzierbarer Elektronenstrahl erzeugt. Die dosimetrische Überwachung erlaubte eine kontrollierte Bestrahlung der Zellen mit einer vorgegebenen Dosis. Für alle vier Zelllinien wird eine deutlich niedrigere biologische Wirksamkeit der ultrakurz gepulsten, Laser beschleunigten Elektronenstrahlen nachgewiesen. Die Ergebnisse der beiden biologischen Endpunkte sind dabei konsistent.
Schlussfolgerungen: Gegenwärtige Experimente untersuchen die Ursache der reduzierten Strahlenwirkung für Laser beschleunigte Elektronen. Erste Ergebnisse zum Einfluss der Pulsdosisleistung, der mittleren Dosisleistung und dem Energiespektrum werden vorgestellt.
Die Arbeit wird gefördert durch das BMBF 03ZIK445.

  • Strahlentherapie und Onkologie 185(2009)(Suppl. 1), 158
  • Poster
    DEGRO 2009 15. Jahreskongress der Deutschen Gesellschaft für Radioonkologie, 11.-14.06.2009, Bremen, Deutschland

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-13069
Publ.-Id: 13069