Euroopa uurimisrühm on kasutanud teemandil põhineva Schottky diooddetektori prototüüpi, et edukalt kasutusele võtta ElectronFlash uurimistöö kiirendaja nii tavapäraseks kui ka eelkliiniliseks FLASH kiiritusraviks. Uudne detektor osutus kasulikuks vahendiks kiireks ja reprodutseeritavaks kiire iseloomustamiseks, mis sobib ülikõrgete doosikiiruste (UH-DR) ja ülikõrgete impulsiannuste (UH-DPP) tingimustes. See on verstapost selle arendusmeeskonna jaoks, kes juhib Rooma ülikool Tor Vergata, kuna praegu pole FLASH-kiiritusravi jaoks saadaval ühtegi kaubanduslikku reaalajas aktiivset dosimeetrit.
FLASH-kiiritusravi on arenev vähiravi meetod, mille puhul kiiritatakse sihtkudesid palju suuremate doosikiirustega kui tavapärase kiiritusravi korral ja sellest tulenevalt palju lühema kiiritusajaga. See ülikõrge doosikiirus põhjustab nn FLASH-efekti: kiirgusest põhjustatud toksilisuse vähenemine ümbritsevatele normaalsetele kudedele, säilitades samal ajal samaväärse kasvaja surmava reaktsiooni.
Seda arenevat tehnoloogiat kiidetakse ülemaailmselt kui põnevat ravistrateegiat, mis võib muuta kliinilise vähiravi tulevikku. Kuid ületada tuleb takistusi, millest üks on olnud täpse, tõhusalt kasutatava dosimeetriasüsteemi väljatöötamine kiirgusdoosi reaalajas määramiseks.
Praegused kaubanduslikud reaalajas dosimeetrid, nagu ionisatsioonikambrid ja tahkisdetektorid, ei sobi kliiniliseks kasutamiseks nende reaktsioonis täheldatud rekombinatsiooni, küllastuse ja mittelineaarsuse mõju tõttu. Passiivsed dosimeetrid, nagu alaniin ja GAFkroomkiled, töötavad, kuid nende vastust ei pruugita tekkida tundide või isegi päevade jooksul pärast kiiritusprotseduuri, mistõttu on need igapäevase linaki kvaliteedi tagamise jaoks ebapraktilised.
Nendest piirangutest ülesaamiseks kavandas meeskond flashDiamond (fD) detektori spetsiaalselt UH-DR ja UH-DPP rakenduste jaoks, kirjeldades seda 2022. aasta jaanuari artiklis. Meditsiiniline füüsika. Nüüd, juhtivuurija Gianluca Verona Rinati ja kolleegid on süstemaatiliselt uurinud fD-detektori vastust impulss-elektronkiirtele, kinnitades selle vastuse lineaarsust DPP-del kuni umbes 26 Gy/impulss, hetkedoosikiirustel umbes 5 MGy/s ja keskmistel doosikiirustel umbes 1 kGy/s. .
Seejärel kasutasid teadlased fD-detektorit ElectronFlash linaci käivitamiseks Sordina Iort Technologies (SIT) Itaalias, teatades oma järeldustest Meditsiiniline füüsika.
Dosimeetriline iseloomustus
FD prototüübi hindamiseks viis meeskond esmalt läbi neeldunud doosi kalibreerimise kolmes erinevas kiiritustingimustes: 60Kaaskiiritamine võrdlustingimustes PTW teisese standardi laboris (PTW-Freiburg); UH-DPP elektronkiired kl PTB; ja ElectronFlash kiirteid tavatingimustes SIT-is.
Julgustavalt langesid kolmes rajatises kalibreerimisprotseduuridest saadud väärtused hästi kokku. all saadud fD prototüübi tundlikkus 60Kaaskiirgus UH-DPP elektronkiirtega ja tavaliste elektronkiirtega olid vastavalt 0.309±0.005, 0.305±0.002 ja 0.306±0.005 nC/Gy. See näitab, et fD prototüübi vastuses ei ole erinevusi, kui kasutatakse tavalisi või UH-DPP elektronkiire või 60Co ja elektronkiire kiiritamine.
Järgmisena uuris meeskond fD vastuse lineaarsust UH-DPP vahemikus. DPP muutmine 1.2, 11.9 ja 11.9, XNUMX Gy vahel näitas, et prototüübi reaktsioon oli lineaarne vähemalt kuni maksimaalse uuritud väärtuseni XNUMX, XNUMX Gy.
Uurijad võrdlesid fD-detektori tulemusi ka kaubanduslikult saadavate dosimeetrite, sealhulgas microDiamondi, Advanced Markuse ionisatsioonikambri, ränidioodidetektori ja EBT-XD GAFchromic kiledega. Nad täheldasid tavapäraste ja (EBT-XD kiledega) UH-DPP kiiritamise korral fD prototüübi ja võrdlusdetektoritega mõõdetud sügavuse-doosi kõverate, kiirte profiilide ja väljundtegurite vahel head kokkulepet.
Konverteeritud kliiniline linac pakub FLASH kiiritusravi
Lõpuks kasutas meeskond fD-detektorit ElectronFlash linaci käivitamiseks, mis on võimeline töötama nii tavapärastes kui ka UH-DPP-režiimides. Linac on varustatud mitme silindrilise PMMA aplikaatoriga diameetriga 30–120 mm, mida kasutatakse DPP muutmiseks. Kasutuselevõtt viidi lõpule 7 ja 9 MeV impulsselektronkiirte protsentuaalse sügavuse doosi ja kiirte profiilide hankimisega, kasutades kõiki erinevaid aplikaatoreid ja nii tavapärastes kui ka UH-DPP modaalsustes.
Teadlased järeldavad, et fD prototüüp võib osutuda väärtuslikuks vahendiks elektronkiire linakide kasutuselevõtuks FLASH-kiiritusravi jaoks. Praegu viivad nad läbi nii ElectronFlash linac-kiirte kui ka fD-detektori Monte Carlo simulatsioone, et pakkuda nende dosimeetrilistele väärtustele teoreetilist tuge.
