Egy európai kutatócsoport egy gyémánt alapú Schottky-dióda detektor prototípusát használta sikeresen üzembe helyezéséhez ElectronFlash kutatásgyorsító a hagyományos és a preklinikai FLASH sugárkezeléshez egyaránt. Az új detektor hasznos eszköznek bizonyult a gyors és reprodukálható sugárjellemzéshez, alkalmas ultranagy dózisú (UH-DR) és ultramagas dózis per-impulzus (UH-DPP) körülményekre. Ez mérföldkőnek számít az általa vezetett fejlesztőcsapat számára Római Egyetem, Tor Vergata, mivel jelenleg nem állnak rendelkezésre kereskedelmi forgalomban kapható valós idejű aktív dózismérők FLASH sugárterápiához.
A FLASH sugárterápia egy feltörekvő rákkezelési technika, amelyben a célszöveteket sokkal nagyobb dózisteljesítményekkel sugározzák be, mint a hagyományos sugárterápiánál, és ennek következtében sokkal rövidebb besugárzási idővel. Ez az ultramagas dózisteljesítmény okozza az úgynevezett FLASH hatást: a környező normál szövetekre gyakorolt sugárzás által kiváltott toxicitás csökkenését, miközben fenntartja az ekvivalens tumorölő választ.
Ezt a feltörekvő technológiát világszerte izgalmas kezelési stratégiaként dicsérik, amely megváltoztathatja a klinikai rákterápia jövőjét. Vannak azonban leküzdendő akadályok, amelyek közül az egyik egy pontos, hatékonyan használható dozimetriai rendszer kifejlesztése volt a sugárdózis valós időben történő meghatározására.
A jelenlegi kereskedelmi valós idejű doziméterek, például az ionizációs kamrák és a szilárdtest-detektorok nem alkalmasak klinikai használatra, a válaszukban megfigyelhető rekombináció, telítés és nemlinearitási hatások miatt. A passzív doziméterek, mint például az alanin és a GAFchromic filmek működnek, de előfordulhat, hogy válaszuk órákig vagy akár napokig sem jön létre a besugárzási eljárás után, így nem praktikusak a linac napi minőségbiztosításában.
E korlátok leküzdésére a csapat kifejezetten UH-DR és UH-DPP alkalmazásokhoz tervezte a flashDiamond (fD) detektort, amelyet egy 2022. januári cikkben ismertettek. Orvosi fizika. Most, vezető nyomozó Gianluca Verona Rinati és munkatársai szisztematikus vizsgálatot végeztek az fD detektor impulzusos elektronsugarakra adott válaszában, validálva a válasz linearitását körülbelül 26 Gy/impulzusig terjedő DPP-knél, körülbelül 5 MGy/s pillanatnyi dózisteljesítménynél és körülbelül 1 kGy/s átlagos dózisteljesítménynél. .
A kutatók ezután az fD detektort használták egy ElectronFlash linac üzembe helyezéséhez Sordina Iort Technologies (SIT) Olaszországban, és beszámoltak eredményeikről Orvosi fizika.
Dozimetriai jellemzés
Az fD prototípus értékeléséhez a csapat először három különböző besugárzási körülmény mellett végzett elnyelt dózis kalibrálást: 60Társbesugárzás referencia körülmények között a PTW másodlagos standard laboratóriumában (PTW-Freiburg); UH-DPP elektronsugarak at PTB; és ElectronFlash sugarak hagyományos körülmények között SIT-en.
Biztató, hogy a három létesítményben végzett kalibrációs eljárások során kapott értékek jól megegyeztek. alatt kapott fD prototípus érzékenysége 60A ko-besugárzás UH-DPP elektronsugarakkal 0.309±0.005, 0.305±0.002 és 0.306±0.005 nC/Gy hagyományos elektronsugarakkal. Ez azt jelzi, hogy nincs különbség az fD prototípus válaszában, ha hagyományos vagy UH-DPP elektronsugarat használnak, vagy 60Co és elektronsugaras besugárzás.
A csapat ezután az fD válasz linearitását vizsgálta az UH-DPP tartományban. A DPP-t 1.2 és 11.9 Gy között változtatva kiderült, hogy a prototípus válasza lineáris volt legalább a maximális vizsgált 11.9 Gy értékig.
A kutatók összehasonlították az fD detektor eredményeit a kereskedelemben kapható doziméterek eredményeivel is, beleértve a microDiamondot, az Advanced Markus ionizációs kamrát, a szilíciumdióda detektort és az EBT-XD GAFchromic filmeket. Jó egyezést figyeltek meg az fD prototípus és a referenciadetektorok által mért százalékos mélység-dózis görbék, nyalábprofilok és kimeneti tényezők között a hagyományos és (EBT-XD filmekkel) UH-DPP besugárzásnál.
Az átalakított klinikai linac FLASH sugárterápiát biztosít
Végül a csapat az fD detektort használta az ElectronFlash linac üzembe helyezéséhez, amely képes mind a hagyományos, mind az UH-DPP móddal működni. A linac több, 30 és 120 mm közötti átmérőjű hengeres PMMA applikátorral van felszerelve, amelyek a DPP változtatására szolgálnak. Az üzembe helyezést a 7 és 9 MeV-os impulzusos elektronnyalábok százalékos mélység-dózis- és nyalábprofiljainak beszerzésével fejeztük be, az összes különböző applikátor felhasználásával, mind hagyományos, mind UH-DPP módban.
A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az fD prototípus értékes eszköznek bizonyulhat az elektronsugaras linacok FLASH sugárterápiához történő üzembe helyezéséhez. Jelenleg Monte Carlo szimulációkat végeznek mind az ElectronFlash linac sugarakon, mind az fD detektoron, hogy elméleti támogatást nyújtsanak dozimetriai értékeléseikhez.
