RBE variation between fast neutron beams as a function of energy. Intercomparison involving 7 neutrontherapy facilities

In fast neutron therapy, the relative biological effectiveness (RBE) of a given beam varies to a large extent with the neutron energy spectrum. This spectrum depends primariiy on the energy of the incident particles and on the nuclear reaction used for neutron production. However, it also depends on other factors which are specific to the local facility, eg, target, collimation System, etc. Therefore direct radiobiological intercomparisons are justified. The present paper reports the results of an intercomparison performed at seven neutrontherapy centres: Orléans, France (p(34)+Be), Riyadh, Saudi Arabia (p(26)+Be), Ghent, Belgium (d(14.5)+Be), Faure, South Africa (p(66)+Be), Detroit, USA (d(48)+Be), Nice, France (p(65)+Be) and Louvain-la-Neuve, Belgium (p(65)+Be). The selected radiobiological system was intestinal crypt regeneration in mice after single fraction irradiation. The observed RBE values (ref cobalt-60 γ-rays) were 1.79 ± 0.10, 1.84 ± 0.07, 2.24 ± 0.11, 1.55 ± 0.04, 1.51 ± 0.03, 1.50 ± 0.04 and 1.52 ± 0.04, respectively. When machine availability permitted, additional factors were studied: two vs one fraction (Ghent, Louvain-la-Neuve), dose rate (Detroit), influence of depth in phantom (Faure, Detroit, Nice, Louvain-la-Neuve). In addition, at Orleans and Ghent, RBEs were also determined for LD50 at 6 days after selective abdominal irradiation and were found to be equal to the RBEs for crypt regeneration. The radiobiological intercomparisons were always combined with direct dosimetrie intercomparisons and, when possible in some centres, with microdosimetric investigations.

En neutronthérapie, l’efficacité biologique relative (EBR) d’un faisceau donné varie dans une large mesure avec le spectre d’énergie. Le spectre dépend principalement de l’énergie de la particule incidente et de la réaction nucléaire utilisée pour produire les neutrons. Il dépend également d’autres facteurs spécifiques de chaque installation (par exemple, composition de la cible et système de collimation), ce qui justifie les intercomparaisons radiobiologiques. Le présent article donne les résultats d’une intercomparaison réalisée auprès de sept centres de neutronthérapie : Orléans, France (p(34)+Be); Riyadh, Arabie Saoudite (p(26)+Be); Gand, Belgique (d(14.5)+Be); Faure, Afrique-du-Sud (p(66)+Be); Detroit, États-Unis (d(48)+Be); Nice, France (p(65)+Be) et Louvain-la-Neuve, Belgique (p(65)+Be). Le système biologique utilisé a été la regeneration des cryptes intestinales chez la souris après irradiation en une seule fraction. L’EBR des faisceaux (Réf rayons gamma du cobalt-60) ont été respectivement trouvée égale à 1,79 ± 0,10, 1,84 ± 0,07, 2,24 ± 0,11, 1,55 ± 0,04, 1,51 ± 0,03, 1,50 ± 0,04 et 1,52 ± 0,04. D’autres facteurs ont été encore étudiés lorsque les machines étaient disponibles : 1 vs 2 fractions (Gand, Louvain-la-Neuve), débit de dose (Detroit), influence de la profondeur dans le fantôme (Faure, Detroit, Nice, Louvain-la-Neuve). De plus, à Orléans et Gand, les EBR ont été également déterminées pour la DL50 à 6 jours après irradiation sélective de l’abdomen chez la souris. Les valeurs d’EBR obtenues pour ce système ont été trouvées égales à celles pour la regeneration des cryptes. Les intercomparaisons radiobiologiques étaient toujours combinées avec des intercomparaisons dosimétriques directes et, dans certains centres, avec des mesures microdosimétriques.