Sebuah tim peneliti Eropa telah menggunakan prototipe detektor dioda Schottky berbasis berlian untuk berhasil melakukan komisioning ElektronFlash akselerator penelitian untuk radioterapi FLASH konvensional dan pra-klinis. Detektor baru terbukti menjadi alat yang berguna untuk karakterisasi sinar yang cepat dan dapat direproduksi, cocok untuk kondisi laju dosis sangat tinggi (UH-DR) dan dosis per denyut (UH-DPP) yang sangat tinggi. Ini adalah pencapaian tonggak sejarah bagi tim pengembangannya, yang dipimpin di Universitas Roma Tor Vergata, karena tidak ada dosimeter aktif real-time komersial untuk radioterapi FLASH yang saat ini tersedia.
Radioterapi FLASH adalah teknik pengobatan kanker yang muncul di mana jaringan target diiradiasi menggunakan tingkat dosis yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan terapi radiasi konvensional, dan akibatnya, untuk waktu iradiasi yang jauh lebih singkat. Laju dosis sangat tinggi ini menyebabkan apa yang disebut efek FLASH: penurunan toksisitas akibat radiasi ke jaringan normal di sekitarnya, sambil mempertahankan respons membunuh tumor yang setara.
Teknologi baru ini dipuji secara global sebagai strategi pengobatan yang menarik dengan potensi untuk mengubah masa depan terapi kanker klinis. Namun terdapat kendala yang harus diatasi, salah satunya adalah pengembangan sistem dosimetri yang akurat dan efisien digunakan untuk menentukan dosis radiasi secara real-time.
Dosimeter real-time komersial saat ini seperti ruang ionisasi dan detektor solid-state tidak cocok untuk penggunaan klinis, karena efek rekombinasi, saturasi, dan nonlinier yang diamati dalam responsnya. Dosimeter pasif seperti film alanin dan GAFchromic berfungsi, tetapi responsnya mungkin tidak dihasilkan selama berjam-jam atau bahkan berhari-hari setelah prosedur iradiasi, membuatnya tidak praktis untuk jaminan kualitas linac harian.
Untuk mengatasi keterbatasan ini, tim merancang detektor flashDiamond (fD) khusus untuk aplikasi UH-DR dan UH-DPP, yang dijelaskan dalam artikel Januari 2022 di Fisika Medis. Sekarang, penyelidik utama Gianluca Verona Rinati dan rekan telah melakukan penyelidikan sistematis terhadap respons detektor fD terhadap berkas elektron berdenyut, memvalidasi linearitas responsnya pada DPP hingga sekitar 26 Gy/denyut, laju dosis sesaat sekitar 5 MGy/s dan laju dosis rata-rata sekitar 1 kGy/s .
Para peneliti kemudian menggunakan detektor fD untuk menugaskan linac ElectronFlash di Teknologi Sordina Iort (SIT) di Italia, melaporkan temuan mereka di Fisika Medis.
Karakterisasi dosimetri
Untuk menilai prototipe fD, tim pertama-tama melakukan kalibrasi dosis serap di bawah tiga kondisi iradiasi yang berbeda: 60Co iradiasi dalam kondisi referensi di laboratorium standar sekunder PTW (PTW-Freiburg); Berkas elektron UH-DPP di PTB; dan berkas ElectronFlash dalam kondisi konvensional di SIT.
Yang menggembirakan, nilai-nilai yang diperoleh dari prosedur kalibrasi di ketiga fasilitas tersebut disepakati dengan baik. Sensitivitas prototipe fD diperoleh di bawah 60Co iradiasi, dengan berkas elektron UH-DPP dan dengan berkas elektron konvensional berturut-turut adalah 0.309±0.005, 0.305±0.002 dan 0.306±0.005 nC/Gy. Hal ini menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan respon prototipe fD ketika digunakan berkas elektron konvensional atau UH-DPP, atau antara 60Co dan iradiasi berkas elektron.
Tim selanjutnya menyelidiki linearitas respons fD dalam kisaran UH-DPP. Memvariasikan DPP antara 1.2 dan 11.9 Gy mengungkapkan bahwa respons prototipe adalah linier setidaknya hingga nilai diselidiki maksimum 11.9 Gy.
Para peneliti juga membandingkan hasil detektor fD dengan dosimeter yang tersedia secara komersial, termasuk microDiamond, ruang ionisasi Markus Lanjutan, detektor dioda silikon, dan film EBT-XD GAFchromic. Mereka mengamati kesepakatan yang baik antara kurva persentase kedalaman-dosis, profil sinar dan faktor keluaran yang diukur dengan prototipe fD dan detektor referensi, untuk penyinaran UH-DPP konvensional dan (dengan film EBT-XD).
Linac klinis yang dikonversi memberikan radioterapi FLASH
Akhirnya, tim menggunakan detektor fD untuk menugaskan linac ElectronFlash, yang mampu beroperasi dalam modalitas konvensional dan UH-DPP. Linac dilengkapi dengan beberapa aplikator PMMA silinder, dengan diameter antara 30 dan 120 mm, yang digunakan untuk memvariasikan DPP. Commissioning diselesaikan dengan memperoleh persentase kedalaman-dosis dan profil berkas untuk berkas elektron berdenyut 7 dan 9 MeV, menggunakan semua aplikator yang berbeda, dan dalam modalitas konvensional dan UH-DPP.
Para peneliti menyimpulkan bahwa prototipe fD dapat membuktikan alat yang berharga untuk commissioning linacs berkas elektron untuk radioterapi FLASH. Mereka saat ini sedang melakukan simulasi Monte Carlo dari kedua balok linac ElectronFlash dan detektor fD untuk memberikan dukungan teoretis untuk penilaian dosimetri mereka.
