Relative biologische Effektivität (RBE) und distale Randwirkungen der Protonenstrahlung auf frühe Schäden in vivo

Einleitung: Ziel der vorliegenden Studie war es, die RBE für frühe Schäden in einem in vivo Mausmodell zu untersuchen und den Effekt des erhöhten linearen Energietransfers (LET) entlang des distalen Rands des verbreiteten Bragg-Peaks (SOBP) zu analysieren. Methode: Der untere Teil des rechten Hinterbeins von CDF1-Mäusen wurde mit Einzelfraktionen entweder von 6 MV Photonen, 240 kV Photonen oder scannenden Protonen bestrahlt, und graduierte Dosen wurden angewendet. Bei der Protonenbestrahlung wurde das Bein entweder in die Mitte eines 30-mm SOBP gelegt oder, um den Effekt in verschiedenen Positionen zu beurteilen, in Abständen von 4 mm von der Mitte des SOBP bis hinter den distalen Dosisabfall bestrahlt. Die Bestrahlungen wurden für alle Positionen mit demselben Dosisplan durchgeführt, was einer Dosis von 31,25 Gy in der Mitte des SOBP entsprach. Endpunkt der Studie war der frühe Hautschaden des Fußes, bewertet durch ein Hautbewertungssystem für Mäuse. Ergebnisse: Die MDD50-Werte mit 95% Konfidenzintervallen betrugen 36,1 (34,2–38,1) Gy für Protonen in der Mitte des SOBP für Score 3,5. Bei 6 MV Photonen waren es 35,9 (34,5–37,5) Gy und 32,6 (30,7–34,7) Gy für 240 kV Photonen für Score 3,5. Das entsprechende RBE betrug 1,00 (0,94–1,05) relativ zu 6 MV Photonen und 0,9 (0,85–0,97) relativ zu 240 kV Photonen. In der Mäusegruppe, die am distalen Dosisabfall des SOBP positioniert war, entwickelten 25% der Mäuse frühe Hautschäden im Vergleich zu 0–8% in anderen Gruppen. LETd,z = 1 betrug 8,4 keV/μm am distalen Dosisabfall und die physikalische Dosis war 7% niedriger als in der zentralen SOBP-Position, wo LETd,z = 1 betrug 3,3 keV/μm. Schlussfolgerungen: Obwohl es notwendig ist, die aktuelle Studie auszubauen, um ein genaues Enhanzungsverhältnis berechnen zu können, wurde ein verstärkter biologischer Effekt in vivo für frühe Hautschäden am distalen Rand nachgewiesen.