Minibeam radiation therapy at a conventional irradiator: dose-calculation engine and first tumor-bearing animals irradiation

Abstract

Objetivo: La radioterapia con minihaces (MBRT) es una estrategia terapéutica novedosa cuya exploración se había visto limitada por su restricción a grandes sincrotrones. Nuestra reciente implementación de la MBRT en un irradiador de animales pequeños ofrece la posibilidad de realizar estudios radiobiológicos sistemáticos. El objetivo de esta investigación fue desarrollar un conjunto de herramientas dosimétricas para guiar de forma fiable los experimentos biológicos en el irradiador. Métodos: Se desarrolló un motor de cálculo de dosis basado en Monte Carlo (Geant4). Posteriormente, se validó mediante comparación con una serie de mediciones dosimétricas realizadas con películas radiocrómicas. Se utilizaron dos maniquíes voxelizados de rata (ROBY, tomografía computarizada) para evaluar el plan de tratamiento de animales portadores de tumores F98. La respuesta de un grupo de 7 animales que recibió una irradiación unilateral de 58 Gy se comparó con la de un grupo control no irradiado. Resultados: El buen acuerdo entre los cálculos y los datos experimentales permitió validar el motor de cálculo de dosis. Este se empleó primero para comparar las distribuciones de dosis en imágenes de tomografía computarizada de la cabeza de una rata y en un modelo digital de la cabeza de una rata (ROBY), obteniéndose un buen acuerdo general. Finalmente, en relación con el experimento in vivo, el aumento del tiempo medio de supervivencia del grupo tratado respecto a los controles fue modesto, pero estadísticamente significativo. Conclusiones: Las herramientas dosimétricas desarrolladas se utilizaron para guiar de forma fiable los primeros tratamientos de MBRT en ratas con glioma intracraneal fuera de los sincrotrones. La respuesta tumoral significativa observada respecto a los controles no irradiados, a pesar de la cobertura de dosis heterogénea del volumen objetivo, podría indicar la participación de efectos indirectos.