خطوط دزیمتر الماس برای پرتودرمانی FLASH

یک تیم تحقیقاتی اروپایی از یک نمونه اولیه آشکارساز دیود Schottky مبتنی بر الماس برای راه اندازی موفقیت آمیز استفاده کرده است. الکترون فلش شتاب دهنده تحقیقاتی برای رادیوتراپی FLASH معمولی و پیش بالینی. آشکارساز جدید ثابت کرد که ابزار مفیدی برای شناسایی پرتوهای سریع و قابل تکرار است، مناسب برای نرخ‌های دوز فوق‌العاده (UH-DR) و شرایط دوز فوق‌العاده در هر پالس (UH-DPP). این یک دستاورد مهم برای تیم توسعه آن است که در راس آن قرار دارد دانشگاه رم Tor Vergata، زیرا در حال حاضر هیچ دزیمتر فعال تجاری بلادرنگ برای رادیوتراپی FLASH در دسترس نیست.

رادیوتراپی FLASH یک تکنیک نوظهور درمان سرطان است که در آن بافت‌های هدف با استفاده از نرخ‌های دوز بسیار بالاتر نسبت به پرتودرمانی مرسوم و در نتیجه برای زمان‌های تابش بسیار کوتاه‌تر تابش می‌شوند. این میزان دوز فوق‌العاده باعث به اصطلاح اثر FLASH می‌شود: کاهش سمیت ناشی از تشعشع به بافت‌های طبیعی اطراف، در حالی که پاسخ مشابه کشتن تومور را حفظ می‌کند.

این فناوری نوظهور در سطح جهانی به عنوان یک استراتژی درمانی هیجان انگیز با پتانسیل تغییر آینده درمان بالینی سرطان مورد ستایش قرار می گیرد. اما موانعی برای غلبه بر وجود دارد که یکی از آنها توسعه یک سیستم دزیمتری دقیق و کارآمد برای تعیین دوز تابش در زمان واقعی است.

دزیمترهای تجاری فعلی مانند محفظه های یونیزاسیون و آشکارسازهای حالت جامد برای استفاده بالینی مناسب نیستند، زیرا اثرات نوترکیبی، اشباع و غیرخطی بودن در پاسخ آنها مشاهده می شود. دزیمترهای غیرفعال مانند فیلم‌های آلانین و GAFchromic کار می‌کنند، اما پاسخ آن‌ها ممکن است ساعت‌ها یا حتی روزها پس از یک روش پرتودهی ایجاد نشود، که آنها را برای تضمین کیفیت روزانه لیناک غیرعملی می‌سازد.

برای غلبه بر این محدودیت‌ها، تیم آشکارساز flashDiamond (fD) را به طور خاص برای کاربردهای UH-DR و UH-DPP طراحی کرد و آن را در مقاله‌ای در ژانویه 2022 توصیف کرد. فیزیک پزشکی. حالا بازپرس اصلی جیانلوکا ورونا ریناتی و همکارانش یک بررسی سیستماتیک از پاسخ آشکارساز fD به پرتوهای الکترونی پالسی انجام داده‌اند، خطی بودن پاسخ آن را در DPP‌های تا حدود 26 گی/ پالس، نرخ‌های دوز لحظه‌ای حدود 5 مگابایت بر ثانیه و نرخ‌های متوسط ​​دوز حدود 1 کیلوگری بر ثانیه را تایید کرده‌اند. .

سپس محققان از آشکارساز fD برای راه‌اندازی یک خط اتصال الکترون فلش استفاده کردند سوردینا آیورت فن آوری (SIT) در ایتالیا، گزارش یافته های خود را در فیزیک پزشکی.

خصوصیات دزیمتریک

برای ارزیابی نمونه اولیه fD، تیم ابتدا کالیبراسیون دوز جذبی را تحت سه شرایط مختلف تابش انجام داد: ⁶⁰تابش شرکت در شرایط مرجع در آزمایشگاه استاندارد ثانویه PTW (PTW-فرایبورگ) پرتوهای الکترونی UH-DPP در PTB; و پرتوهای ElectronFlash در شرایط معمولی در SIT.

به‌طور دلگرم‌کننده، مقادیر به‌دست‌آمده از روش‌های کالیبراسیون در سه تأسیسات به خوبی موافق بودند. حساسیت های یک نمونه اولیه fD به دست آمده تحت ⁶⁰تابش شرکت، با پرتوهای الکترونی UH-DPP و با پرتوهای الکترونی معمولی به ترتیب 0.309±0.005، 0.305±0.002 و 0.306±0.005 nC/Gy بود. این نشان می دهد که هیچ تفاوتی در پاسخ نمونه اولیه fD زمانی که از پرتوهای الکترونی معمولی یا UH-DPP استفاده می شود، یا بین ⁶⁰Co و تابش پرتو الکترونی.

تیم بعدی خطی بودن پاسخ fD را در محدوده UH-DPP بررسی کرد. تغییر DPP بین 1.2 و 11.9 Gy نشان داد که پاسخ نمونه اولیه حداقل تا حداکثر مقدار مورد بررسی 11.9 Gy خطی بود.

محققان همچنین نتایج آشکارساز fD را با نتایج دزیمترهای تجاری موجود، از جمله یک microDiamond، یک محفظه یونیزاسیون مارکوس پیشرفته، یک آشکارساز دیود سیلیکونی و فیلم‌های EBT-XD GAFchromic مقایسه کردند. آنها توافق خوبی را بین منحنی‌های درصد عمق، پروفیل‌های پرتو و فاکتورهای خروجی اندازه‌گیری شده توسط نمونه اولیه fD و آشکارسازهای مرجع، برای تابش معمولی و (با فیلم‌های EBT-XD) UH-DPP مشاهده کردند.

در نهایت، این تیم از آشکارساز fD برای راه اندازی لیناک ElectronFlash استفاده کرد که می تواند در هر دو حالت معمولی و UH-DPP کار کند. Linac مجهز به چندین اپلیکاتور PMMA استوانه ای با قطر بین 30 تا 120 میلی متر است که برای تغییر DPP استفاده می شود. راه اندازی با به دست آوردن پروفیل های درصد عمق و پرتو برای پرتوهای الکترونی پالسی 7 و 9 مگا ولت، با استفاده از همه اعمال کننده های مختلف، و در هر دو روش معمولی و UH-DPP تکمیل شد.

محققان به این نتیجه رسیدند که نمونه اولیه fD می‌تواند ابزار ارزشمندی برای راه‌اندازی اتصالات پرتو الکترونی برای پرتودرمانی FLASH باشد. آنها در حال حاضر شبیه‌سازی‌های مونت کارلو را از پرتوهای Linac ElectronFlash و آشکارساز fD انجام می‌دهند تا از ارزیابی‌های دزیمتری خود پشتیبانی نظری کنند.