Eurooppalainen tutkimusryhmä on käyttänyt prototyyppiä timanttipohjaista Schottky-diodiilmaisinta ottaakseen käyttöön onnistuneesti ElectronFlash tutkimuksen kiihdytin sekä tavanomaiseen että prekliiniseen FLASH-sädehoitoon. Uusi ilmaisin osoittautui hyödylliseksi työkaluksi nopeaan ja toistettavaan säteen karakterisointiin, joka soveltuu ultrakorkeiden annosnopeuksien (UH-DR) ja ultrakorkean annosperpulssin (UH-DPP) olosuhteisiin. Tämä on virstanpylväs sen kehitystiimille Rooman yliopisto Tor Vergata, koska kaupallisia reaaliaikaisia aktiivisia annosmittareita FLASH-sädehoitoon ei ole tällä hetkellä saatavilla.
FLASH-sädehoito on nouseva syövän hoitotekniikka, jossa kohdekudoksia säteilytetään käyttämällä paljon suurempia annosnopeuksia kuin tavanomaisessa sädehoidossa ja näin ollen paljon lyhyempiä säteilytysaikoja. Tämä ultrakorkea annosnopeus aiheuttaa niin sanotun FLASH-ilmiön: säteilyn aiheuttamien toksisuuksien vähenemisen ympäröiville normaaleille kudoksille säilyttäen samalla vastaavan kasvaimen tappavan vasteen.
Tätä nousevaa teknologiaa ylistetään maailmanlaajuisesti jännittävänä hoitostrategiana, joka voi muuttaa kliinisen syövän hoidon tulevaisuutta. On kuitenkin esteitä, jotka on voitettava, ja yksi niistä on ollut tarkan, tehokkaan käytettävän annosmittausjärjestelmän kehittäminen säteilyannoksen määrittämiseksi reaaliajassa.
Nykyiset kaupalliset reaaliaikaiset annosmittarit, kuten ionisaatiokammiot ja solid-state-detektorit, eivät sovellu kliiniseen käyttöön niiden vasteessa havaittujen rekombinaatio-, saturaatio- ja epälineaarisuusvaikutusten vuoksi. Passiiviset annosmittarit, kuten alaniini ja GAFkromikalvot, toimivat, mutta niiden vastetta ei välttämättä synny tuntiin tai jopa päiviin säteilytystoimenpiteen jälkeen, mikä tekee niistä epäkäytännöllisiä päivittäisessä linac-laadunvarmistuksessa.
Näiden rajoitusten voittamiseksi tiimi suunnitteli flashDiamond (fD) -ilmaisimen erityisesti UH-DR- ja UH-DPP-sovelluksiin, ja kuvaili sitä tammikuussa 2022 julkaistussa artikkelissa. Lääketieteellinen fysiikka. Nyt päätutkija Gianluca Verona Rinati ja kollegat ovat suorittaneet systemaattisen tutkimuksen fD-detektorin vasteesta pulssielektronisuihkuihin ja vahvistaneet sen vasteen lineaarisuuden DPP:illä, jotka ovat jopa noin 26 Gy/pulssi, hetkellisillä annosnopeuksilla noin 5 MGy/s ja keskimääräisillä annosnopeuksilla noin 1 kGy/s. .
Sitten tutkijat käyttivät fD-ilmaisinta ElectronFlash-linacin käyttöön Sordina Iort Technologies (SIT) Italiassa ja raportoivat havainnoistaan Lääketieteellinen fysiikka.
Dosimetrinen karakterisointi
Arvioidakseen fD-prototyyppiä ryhmä suoritti ensin absorboituneen annoksen kalibroinnit kolmessa eri säteilytysolosuhteissa: 60Yhteissäteilytys vertailuolosuhteissa PTW:n sekundaaristandardilaboratoriossa (PTW-Freiburg); UH-DPP elektronisuihkut klo PTB; ja ElectronFlash säteet tavanomaisissa olosuhteissa SIT:ssä.
Rohkaisevaa on, että kolmen laitoksen kalibrointimenettelyistä saadut arvot sopivat hyvin yhteen. Alla saadun fD-prototyypin herkkyydet 60Yhteissäteilytys UH-DPP-elektronisuihkuilla ja tavanomaisilla elektronisuihkuilla olivat 0.309±0.005, 0.305±0.002 ja 0.306±0.005 nC/Gy. Tämä osoittaa, että fD-prototyypin vasteessa ei ole eroja käytettäessä tavanomaisia tai UH-DPP-elektronisuihkuja tai 60Co- ja elektronisuihkusäteilytys.
Seuraavaksi ryhmä tutki fD-vasteen lineaarisuutta UH-DPP-alueella. DPP:n vaihtelu 1.2 ja 11.9 Gy välillä paljasti, että prototyypin vaste oli lineaarinen ainakin tutkittuun maksimiarvoon 11.9 Gy asti.
Tutkijat vertasivat myös fD-detektorin tuloksia kaupallisesti saatavien annosmittareiden, mukaan lukien microDiamond, Advanced Markus -ionisaatiokammio, piidiodidetektori ja EBT-XD GAFchromic -kalvot, tuloksiin. He havaitsivat hyvän yhteensopivuuden prosentuaalisten syvyys-annoskäyrien, sädeprofiilien ja fD-prototyypin ja vertailuilmaisimien mittaamien lähtötekijöiden välillä tavanomaisessa ja (EBT-XD-kalvoilla) UH-DPP-säteilytyksessä.
Muunnettu kliininen linac tarjoaa FLASH-sädehoitoa
Lopuksi ryhmä käytti fD-ilmaisinta ElectronFlash linacin käyttöönotossa, joka pystyy toimimaan sekä tavanomaisissa että UH-DPP-modaaleissa. Linac on varustettu useilla sylinterimäisillä PMMA-applikaattoreilla, joiden halkaisija on välillä 30-120 mm, joita käytetään vaihtelemaan DPP:tä. Käyttöönotto saatiin päätökseen hankkimalla prosentuaaliset syvyysannos- ja sädeprofiilit 7 ja 9 MeV pulssielektronisuihkuille käyttäen kaikkia erilaisia applikaattoreita sekä tavanomaisissa että UH-DPP-modaaleissa.
Tutkijat päättelevät, että fD-prototyyppi voi osoittautua arvokkaaksi työkaluksi elektronisuihkulinakkien käyttöönotossa FLASH-sädehoitoa varten. He suorittavat parhaillaan Monte Carlo -simulaatioita sekä ElectronFlash linac -säteille että fD-ilmaisimelle tarjotakseen teoreettista tukea dosimetrisille arvoilleen.
