Radyoterapide SRS/SBRT uygulamalarında farklı doz fraksiyonasyonlarının ve değişen doz hızlı tedavi tekniklerinin radyobiyolojik etkisi: Farklı hücre kültürleri ile in vitro çalışma

Abstract

Bu çalışmada tek fraksiyonda >10 Gy tedavi dozlarının kullanıldığı SRS/SBRT uygulamalarında yüksek doz hızlı FFF demetler ile FF demetlerinin kanser hücresi sağ kalımlarındaki radyobiyolojik cevap farklılığı araştırıldı. Varian Trilogy ve CyberKife cihazları kullanılarak, 10 ve 20 Gy dozlarda Du-145 hücre hattı değişen doz hızı, puls başına doz ve tedavi süreleri ile ışınlanarak radyobiyolojik etki karşılaştırıldı. WST-1 testi kullanılarak sağ hücre sayımı yapılıı sağ kalım farklılıkları hesaplandı. DU1-145 ile yapılan ilk deneylerde elde edilen sonuçları geliştirmek üzere insan akciğer kanseri ve kondrasarkom hücre hatları ile ikinci bir deney çalışmaya eklendi. FFF demetlerinin sağkalıma etkisinin belirlenmesi için DU-145 ile yapılan deneylerde, aynı ve sabit doz hızına (600 MU/min) sahip 6 MV FF ve 6 MV FFF demetleri ile 10 ve 20 Gy ışınlamalarda elde edilen sağkalım oranları arasında istatiksel olarak anlamlı fark (p= 0,06, p=0,99) bulunamadı. Doz hızı 600 MU/min olan 6 MV FF ve doz hızı 1400 MU/min olan 6 MV FFF olan demetlerle ışınlanan hücrelerin sağ kalımlarında istatiksel anlamlılık (p=0,024) gözlendi. 6 MV FFF 600 MU/min ve 6 MV FFF 1400 MU/min ışınlamaları karşılaştırıldığında 20 Gy doz ile ışınlanan hücrelerdeki fark anlamlı (p=0,028) idi. CyberKnife ile 800 MU/min doz hızı ile yapılan ışınlamalarla FF ve FFF demetleri ile ışınlamalardaki sağkalım farkına bakıldığında hem 10 hem de 20 Gy doz ile yapılan ışınlamalarda FF ve FFF demetlerindeki canlı hücre sayısının yüzdesi daha az bulundu.Bu çalışmada yüksek doz hızına sahip ve tedavi süresinin daha kısa olduğu FFF demetlerin fraksiyon dozu >10 Gy SBRT uygulamalarında kritik rol oynayacağı gösterilmiştir.

The goal of this study is investigation of radiobiological response differences in cancer cell survival using a high dose per pulse FFF beam compared to FF beam for single fraction dose >10 Gy SRS/SBRT. A Varian Trilogy and CyberKnife were used to compare the radiobiological effect on DU-145 cell line of altering dose rate, dose per pulse and reducing treatment time with 10 Gy and 20 Gy. The cell viability and survival rate investigated with live cell counts were performed by WST-1 test. To improve result of the first experiment, the second experiment with same set up with DU-145 was added into the content of this thesis with different cell lines which were human lung carcinoma and chondrosarcoma cell lines irradiated with FFF beams. The results for DU-145, FF and FFF for 6 MV with same dose rate and treatment time has no effect on cell survival. The average dose-rate of the 6FFF beam was varied by increasing the pulse repetition to 600 and 1400 MU/min and statically significant cell survival differences was observed between 600 MU/min FF and 1400 MU/min FFF (p=0.024). The statically significant survival difference obtained FFF 600 MU/min and 1400 MU/min for 20 Gy (p=0.028). The survival cell percentages for both 10 Gy and 20 Gy single fraction doses with Cyberknife were obtained higher than FF and FFF which have 600 MU/min dose rate.We show that FFF beams which has higher dose rate and reduced treatment time might become a crucial factor for SBRT which has >10 Gy fraction dose.