Abstract Recently much attention has been paid to microbeam and minibeam irradiations, present interest focusing on their use in study of the behaviour of single cells, groups of cells, also their application in spatially fractionated radiotherapy. Synchrotrons are the most common source for microbeam radiotherapy (MRT), albeit limited in access and typically offering photon energies very much lower than familiar in the practice of conventional radiotherapy. In this study of feasibility, the design has been investigated of a collimator coupled to a conventional 60Co gamma-irradiator sample chamber to produce a minibeam. MCNPX code Monte Carlo simulations were used to model a Gammacell 220 60Co irradiator with lead and tungsten collimators. The dose profile was evaluated in the absence and presence of the collimator, seeking to optimize collimator design. The results pertain to specific shapes of lead and tungsten collimators producing narrow (millimeter dimension) beams, sufficient in thickness but yet still fitting within the sample chamber, with a peak-to-valley dose ratio (PVDR) greater than 15. The beam size can be tailored with modification in the size of the perforated part, the collimator optimized to minimize the dose-rate at points away from the collimator centre. However the dose-rate at the centre is reduced to between 2 to 20% of that in the absence of collimator. The findings of this study encourage the development of minibeam collimator for gamma irradiators, useful for preclinical minibeam radiotherapy research in centres with little or no access to other appropriate sources.

中文翻译：

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用于 60Co 伽马辐照器的微型光束准直器设计的可行性研究

摘要 最近，微束和微束辐照引起了很多关注，目前的兴趣集中在它们在研究单个细胞、细胞群的行为以及它们在空间分割放疗中的应用上。同步加速器是微束放射治疗 (MRT) 最常见的来源，尽管其获取途径有限，并且通常提供的光子能量远低于常规放射治疗实践中所熟悉的光子能量。在这项可行性研究中，研究了准直器与传统 60Co 伽马辐照器样品室耦合以产生微型光束的设计。MCNPX 代码 Monte Carlo 模拟用于模拟具有铅和钨准直器的 Gammacell 220 60Co 辐照器。在不存在和存在准直器的情况下评估剂量分布，寻求优化准直器设计。结果与特定形状的铅和钨准直器产生窄（毫米尺寸）光束有关，其厚度足够但仍适合样品室，峰谷剂量比 (PVDR) 大于 15。 光束尺寸可以通过修改穿孔部分的尺寸来定制，准直器经过优化以最小化远离准直器中心的点的剂量率。然而，中心的剂量率降低到没有准直器时的 2% 到 20%。这项研究的结果鼓励开发用于伽马辐照器的微型束准直器，可用于在很少或无法获得其他适当来源的中心进行临床前微型束放射治疗研究。结果与特定形状的铅和钨准直器产生窄（毫米尺寸）光束有关，其厚度足够但仍适合样品室，峰谷剂量比 (PVDR) 大于 15。 光束尺寸可以通过修改穿孔部分的尺寸来定制，准直器经过优化以最小化远离准直器中心的点的剂量率。然而，中心的剂量率降低到没有准直器时的 2% 到 20%。这项研究的结果鼓励开发用于伽马辐照器的微型束准直器，可用于在很少或无法获得其他适当来源的中心进行临床前微型束放射治疗研究。结果与特定形状的铅和钨准直器产生窄（毫米尺寸）光束有关，该光束具有足够的厚度，但仍适合样品室，峰谷剂量比 (PVDR) 大于 15。 光束尺寸可以通过修改穿孔部分的尺寸来定制，准直器经过优化以最小化远离准直器中心的点的剂量率。然而，中心的剂量率降低到没有准直器时的 2% 到 20%。这项研究的结果鼓励开发用于伽马辐照器的微型束准直器，可用于在很少或无法获得其他适当来源的中心进行临床前微型束放射治疗研究。足够的厚度但仍然适合样品室，峰谷剂量比 (PVDR) 大于 15。光束尺寸可以通过修改穿孔部分的尺寸来定制，准直器经过优化以最大限度地减少远离准直器中心的点的剂量率。然而，中心的剂量率降低到没有准直器时的 2% 到 20%。这项研究的结果鼓励开发用于伽马辐照器的微型束准直器，可用于在很少或无法获得其他适当来源的中心进行临床前微型束放射治疗研究。足够的厚度但仍然适合样品室，峰谷剂量比 (PVDR) 大于 15。光束尺寸可以通过修改穿孔部分的尺寸来定制，准直器经过优化以最大限度地减少远离准直器中心的点的剂量率。然而，中心的剂量率降低到没有准直器时的 2% 到 20%。这项研究的结果鼓励开发用于伽马辐照器的微型束准直器，可用于在很少或无法获得其他适当来源的中心进行临床前微型束放射治疗研究。准直器经过优化，可将远离准直器中心的点处的剂量率降至最低。然而，中心的剂量率降低到没有准直器时的 2% 到 20%。这项研究的结果鼓励开发用于伽马辐照器的微型束准直器，可用于在很少或无法获得其他适当来源的中心进行临床前微型束放射治疗研究。准直器经过优化，可将远离准直器中心的点的剂量率降至最低。然而，中心的剂量率降低到没有准直器时的 2% 到 20%。这项研究的结果鼓励开发用于伽马辐照器的微型束准直器，可用于在很少或无法获得其他适当来源的中心进行临床前微型束放射治疗研究。