Evropska raziskovalna skupina je uporabila prototip detektorja Schottky diode na osnovi diamanta, da je uspešno zagnala ElectronFlash raziskovalni pospeševalnik za konvencionalno in predklinično radioterapijo FLASH. Novi detektor se je izkazal kot uporabno orodje za hitro in ponovljivo karakterizacijo žarkov, primerno za ultravisoke hitrosti odmerkov (UH-DR) in ultravisoke doze na impulz (UH-DPP). To je mejnik za razvojno ekipo, ki jo vodi pri Univerza v Rimu Tor Vergata, saj trenutno ni na voljo komercialnih aktivnih dozimetrov v realnem času za radioterapijo FLASH.
Radioterapija FLASH je nastajajoča tehnika zdravljenja raka, pri kateri se ciljna tkiva obsevajo z veliko višjimi hitrostmi odmerka kot pri konvencionalni radioterapiji in posledično za veliko krajše čase obsevanja. Ta ultravisoka hitrost odmerka povzroči tako imenovani učinek FLASH: zmanjšanje s sevanjem povzročene toksičnosti za okoliška normalna tkiva, hkrati pa ohranja enakovreden odziv na ubijanje tumorja.
Ta nastajajoča tehnologija je po vsem svetu hvaljena kot vznemirljiva strategija zdravljenja, ki lahko spremeni prihodnost kliničnega zdravljenja raka. Toda obstajajo ovire, ki jih je treba premagati, ena od njih je bil razvoj natančnega, za uporabo učinkovitega dozimetričnega sistema za določanje doze sevanja v realnem času.
Trenutni komercialni dozimetri v realnem času, kot so ionizacijske komore in polprevodniški detektorji, niso primerni za klinično uporabo zaradi učinkov rekombinacije, nasičenosti in nelinearnosti, opaženih pri njihovem odzivu. Pasivni dozimetri, kot so alanin in GAFchromic filmi, delujejo, vendar se njihov odziv morda ne bo ustvaril več ur ali celo dni po postopku obsevanja, zaradi česar so nepraktični za vsakodnevno zagotavljanje kakovosti linaka.
Da bi premagali te omejitve, je skupina zasnovala detektor flashDiamond (fD) posebej za aplikacije UH-DR in UH-DPP ter ga opisala v članku januarja 2022 v Medicinska fizika. Zdaj pa glavni raziskovalec Gianluca Verona Rinati in sodelavci so izvedli sistematično preiskavo odziva fD detektorja na impulzne elektronske žarke in potrdili njegovo linearnost odziva pri DPP do približno 26 Gy/pulz, trenutni hitrosti doze okoli 5 MGy/s in povprečni hitrosti doze okoli 1 kGy/s .
Raziskovalci so nato uporabili detektor fD, da so zagnali linac ElectronFlash pri Sordina Iort Technologies (SIT) v Italiji, ki poročajo o svojih ugotovitvah v Medicinska fizika.
Dozimetrična karakterizacija
Za oceno prototipa fD je ekipa najprej izvedla kalibracije absorbirane doze pri treh različnih pogojih obsevanja: 60Soobsevanje v referenčnih pogojih v sekundarnem standardnem laboratoriju PTW (PTW-Freiburg); UH-DPP elektronski žarki pri PTB; in žarki ElectronFlash v običajnih pogojih pri SIT.
Spodbudno je, da so se vrednosti, dobljene s postopki kalibracije v treh napravah, dobro ujemale. Občutljivosti prototipa fD, pridobljenega pod 60Soobsevanje z elektronskimi žarki UH-DPP in z običajnimi elektronskimi žarki je bilo 0.309±0.005, 0.305±0.002 oziroma 0.306±0.005 nC/Gy. To pomeni, da ni razlik v odzivu prototipa fD pri uporabi običajnih ali UH-DPP elektronskih žarkov ali med 60Co in obsevanje z elektronskim žarkom.
Skupina je nato raziskala linearnost odziva fD v območju UH-DPP. Spreminjanje DPP med 1.2 in 11.9 Gy je pokazalo, da je bil odziv prototipa linearen vsaj do največje raziskane vrednosti 11.9 Gy.
Raziskovalci so tudi primerjali rezultate detektorja fD s tistimi komercialno dostopnih dozimetrov, vključno z mikroDiamondom, Advanced Markus ionizacijsko komoro, detektorjem s silicijevimi diodami in EBT-XD GAFchromic filmi. Opazili so dobro ujemanje med krivuljami odstotne globinske doze, profili žarkov in izhodnimi faktorji, izmerjenimi s prototipom fD in referenčnimi detektorji, za konvencionalno in (s filmi EBT-XD) obsevanje UH-DPP.
Pretvorjen klinični linac zagotavlja radioterapijo FLASH
Nazadnje je skupina uporabila detektor fD za uporabo linijskega napajalnika ElectronFlash, ki je sposoben delovati tako v običajnem načinu kot v načinu UH-DPP. Linac je opremljen z več cilindričnimi aplikatorji PMMA s premerom med 30 in 120 mm, ki se uporabljajo za spreminjanje DPP. Zagon je bil dokončan s pridobivanjem profilov globinske doze in snopa v odstotkih za impulzne elektronske žarke 7 in 9 MeV z uporabo vseh različnih aplikatorjev in tako v običajnih kot UH-DPP modalitetah.
Raziskovalci sklepajo, da bi se prototip fD lahko izkazal za dragoceno orodje za naročanje linakov z elektronskim žarkom za radioterapijo FLASH. Trenutno izvajajo Monte Carlo simulacije obeh žarkov linijskega signala ElectronFlash in detektorja fD, da zagotovijo teoretično podporo svojim dozimetričnim vrednotenjem.
