อุปกรณ์ฟิสิกส์พลังงานสูงที่ดัดแปลงสำหรับการวัดปริมาณรังสีของอิเล็กตรอน FLASH

การติดตามและควบคุมรังสีที่ส่งไปยังผู้ป่วยทุกรายมีความสำคัญสูงสุดในการรักษาด้วยรังสี นี่เป็นความท้าทายในปัจจุบันในรูปแบบรังสีอัลตราไฮโดสที่เกิดขึ้นใหม่ เช่น การบำบัดด้วยรังสีอิเลคตรอนแฟลช (eFLASH)

การรักษาด้วยรังสี FLASH ให้รังสีในอัตราปริมาณรังสีสูงพิเศษ ทำให้ระยะเวลาการรักษาสั้นลงและปรับปรุงการประหยัดเนื้อเยื่อเมื่อเทียบกับการรักษาด้วยรังสีแบบเดิม

“สิ่งหนึ่งที่เราต้องอธิบาย [ด้วย FLASH] คือกลไกทางชีววิทยาที่อยู่เบื้องหลังผลกระทบที่ประหยัดได้คืออะไร และมันขึ้นอยู่กับวิธีที่เราส่งมอบอัตราปริมาณรังสีสูงพิเศษเหล่านี้อย่างไร ในการระบุว่าเราจำเป็นต้องรู้แน่ชัดว่าเรากำลังส่งมอบอะไร” อธิบาย เอมิล ชูเลอร์ จาก ศูนย์มะเร็งเอ็มดีแอนเดอร์สันแห่งมหาวิทยาลัยเท็กซัส. “การมีความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับพารามิเตอร์ที่แน่นอนสำหรับแต่ละชีพจรที่ถูกส่งดูเหมือนจะมีความสำคัญ จนกว่าเราจะทราบข้อมูลเพิ่มเติม เราจำเป็นต้องมีความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับการส่งมอบของเรา และนั่นคือจุดที่อุปกรณ์ทั่วไปได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพต่ำกว่ามาตรฐาน”

ในการรักษาด้วยรังสีแบบเดิม การนำส่งรังสีจะถูกตรวจสอบโดยใช้ห้องส่งไอออน แม้ว่าคู่ไอออนจะรวมตัวกันอีกครั้งในเครื่องวัดปริมาณรังสีเหล่านี้เป็นครั้งคราว การรวมตัวของไอออนใหม่จะเป็นเพียงเปอร์เซ็นต์เล็กน้อยของการวัด (น้อยกว่า 5%) และเหตุการณ์เหล่านี้สามารถนำมาพิจารณาได้โดยใช้แบบจำลองและปัจจัยการแก้ไข อย่างไรก็ตาม ในลำแสง eFLASH ที่มีอัตราปริมาณรังสีสูง คู่ไอออนมากกว่า 90% อาจรวมตัวกันใหม่ได้ โมเดลทั่วไปที่แก้ไขการรวมตัวกันของคู่ไอออนจะพังทลายลง และการตรวจสอบและควบคุมลำแสงที่แม่นยำจะกลายเป็นเรื่องท้าทาย - หากไม่สามารถทำได้

นำโดยชูเลอร์และ แซม เบดดาร์เมื่อเร็ว ๆ นี้ ทีมนักวิจัยของ MD Anderson ได้อธิบายถึงวิธีการเอาชนะความท้าทายในการตรวจสอบลำแสง eFLASH วิธีการแก้ปัญหาของพวกเขามีรากฐานมาจากการทดลองทางฟิสิกส์พลังงานสูง

ลำแสงหม้อแปลงกระแสสำหรับ FLASH

ในการศึกษาของพวกเขารายงานใน วารสารฟิสิกส์การแพทย์คลินิกประยุกต์นักวิจัยได้แนะนำระบบหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าแบบลำแสงแบบรวม (BCTs) เพื่อตรวจสอบลำรังสีที่ผลิตโดย โมเบทรอน ระบบ เครื่องเร่งเชิงเส้นการบำบัดด้วยอิเล็กตรอนเชิงพาณิชย์ที่ผลิตโดย อินทราอปท.

BCTs ซึ่งแต่เดิมใช้ในแนวลำแสงของการทดลองทางฟิสิกส์พลังงานสูง วัดกระแสเหนี่ยวนำของอิเล็กตรอนที่ผ่านพวกมัน สร้างจากผลงานที่ทำที่ มหาวิทยาลัยโลซานน์วิศวกรของ IntraOp ได้ออกแบบหัว Mobetron ใหม่เพื่อรองรับ BCT สองอัน: อันหนึ่งตั้งอยู่หลังฟอยล์กระจายหลัก อีกอันหนึ่งอยู่ด้านล่างของฟอยล์กระจายรอง

จากนั้น นักวิจัยของ MD Anderson ได้แสดงลักษณะเฉพาะของการตอบสนอง BCT ต่อลำแสงอิเล็กตรอนอัตราปริมาณรังสีสูงพิเศษที่ 6 และ 9 MeV พวกเขาตรวจสอบเอาต์พุตของลำแสงในการตั้งค่าปริมาณรังสีที่แตกต่างกันและมีการเทียบเคียงที่แตกต่างกันตามฟังก์ชันของปริมาณรังสี สภาวะการกระเจิง และพารามิเตอร์ของลำแสงทางกายภาพ รวมถึงความกว้างของพัลส์ ความถี่การทำซ้ำของพัลส์ และปริมาณรังสีต่อพัลส์ การประเมินปริมาณรังสีดำเนินการด้วยฟิล์ม GafChromic EBT3 ซึ่งเป็นเครื่องวัดปริมาณรังสีมาตรฐานที่ให้การอ่านค่าปริมาณรังสีทั้งหมดโดยไม่ขึ้นกับอัตราปริมาณรังสี การศึกษาเชิงทดลองดำเนินการสามครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถทำซ้ำและทำซ้ำได้

ทีมงานสรุปว่า BCT สามารถตรวจสอบลำแสง eFLASH ได้อย่างแม่นยำ ประเมินประสิทธิภาพของคันเร่ง และจับพารามิเตอร์ลำแสงทางกายภาพที่จำเป็นแบบพัลส์ต่อพัลส์

ขณะนี้พวกเขากำลังตรวจสอบแหล่งที่มาของและวิธีแก้ไขสำหรับระดับการสะท้อนกลับของดิฟเฟอเรนเชียลที่สูงขึ้นที่วัดได้ใน BCT บนเทียบกับ BCT ที่ต่ำกว่า ความคลาดเคลื่อนเหล่านี้ถูกวัดนอกช่วงของพารามิเตอร์ลำแสง eFLASH ทางคลินิกที่เป็นไปได้ ทีมงานของชูเลอร์และเบดดาร์กำลังพัฒนาวิธีการวัดความเรียบและสมมาตรของลำแสง ซึ่งในปัจจุบันไม่สามารถวัดได้ด้วย BCT

โฟตอน โปรตอน หรืออิเล็กตรอน: สิ่งใดจะนำรังสีรักษา FLASH มาสู่คลินิก

Schülerกล่าวว่าเป้าหมายที่ครอบคลุมของการวิจัยนี้คือเพื่อให้แน่ใจว่านักฟิสิกส์รังสีสามารถให้การรักษาด้วยรังสี eFLASH ได้อย่างถูกต้องและแม่นยำ

Schüler กล่าวว่า "มันขึ้นอยู่กับการทำให้แน่ใจว่าเราสามารถรับประกันการแปลทางคลินิกที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของเทคโนโลยีนี้ได้" Schüler กล่าว “สำหรับนักฟิสิกส์ทางการแพทย์ สิ่งนี้กำลังอยู่นอกเขตความสะดวกสบายของเราเล็กน้อย… อยู่นอกเหนืออุปกรณ์มาตรฐานที่เราใช้อยู่ตอนนี้ เมื่อการบำบัดด้วยรังสี FLASH กลายเป็นความจริง นอกจากนี้ เรายังพยายามพัฒนาเทคโนโลยีห้องไอออนสำหรับอัตราปริมาณรังสีสูงพิเศษเหล่านี้ แต่สำหรับการเฝ้าติดตาม [ลำแสง] โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเป็นเรื่องของลำแสงอิเล็กตรอน ไม่น่าเป็นไปได้ที่เราจะใช้ห้องส่งสัญญาณในลักษณะเดียวกับเรา เคยรักษาด้วยรังสีรักษาด้วยอัตราปริมาณรังสีแบบเดิมมาก่อน”

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/high-energy-physics-devices-adapted-for-electron-flash-dosimetry/