FLASH radyoterapi için elmas dozimetre hatları

Bir Avrupa araştırma ekibi, başarılı bir şekilde devreye almak için prototip bir elmas tabanlı Schottky diyot dedektörü kullandı. ElektronFlaş hem geleneksel hem de klinik öncesi FLASH radyoterapisi için araştırma hızlandırıcı. Yeni dedektörün, ultra yüksek doz oranları (UH-DR) ve ultra yüksek darbe başına doz (UH-DPP) koşulları için uygun, hızlı ve tekrarlanabilir ışın karakterizasyonu için yararlı bir araç olduğu kanıtlandı. Bu, geliştirme ekibi için bir dönüm noktası başarısıdır. Roma Tor Vergata Üniversitesi, şu anda FLASH radyoterapisi için ticari gerçek zamanlı aktif dozimetre bulunmadığından.

FLASH radyoterapi, hedef dokuların geleneksel radyasyon tedavisine göre çok daha yüksek doz oranları kullanılarak ve sonuç olarak çok daha kısa ışınlama süreleri kullanılarak ışınlandığı, gelişmekte olan bir kanser tedavi tekniğidir. Bu ultra yüksek doz hızı, FLASH etkisi olarak adlandırılan etkiye neden olur: eşdeğer tümör öldürme tepkisini korurken, çevredeki normal dokulara radyasyon kaynaklı toksisitelerde bir azalma.

Ortaya çıkan bu teknoloji, klinik kanser tedavisinin geleceğini değiştirme potansiyeline sahip heyecan verici bir tedavi stratejisi olarak dünya çapında övülmektedir. Ancak üstesinden gelinmesi gereken engeller var, bunlardan biri radyasyon dozunu gerçek zamanlı olarak belirlemek için doğru, kullanımı verimli bir dozimetri sisteminin geliştirilmesi oldu.

İyonizasyon odaları ve katı hal dedektörleri gibi mevcut ticari gerçek zamanlı dozimetreler, tepkilerinde gözlemlenen rekombinasyon, doygunluk ve doğrusal olmama etkileri nedeniyle klinik kullanım için uygun değildir. Alanin ve GAFkromik filmler gibi pasif dozimetreler çalışır, ancak tepkileri bir ışınlama prosedüründen saatler hatta günler sonra üretilmeyebilir, bu da onları günlük linac kalite güvencesi için elverişsiz hale getirir.

Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için ekip, flashDiamond (fD) dedektörünü özellikle UH-DR ve UH-DPP uygulamaları için tasarladı ve Ocak 2022'deki bir makalesinde açıkladı. Tıp fiziği. Şimdi, baş araştırmacı Gianluca Verona Rinati ve meslektaşları, darbeli elektron ışınlarına fD dedektör yanıtının sistematik bir araştırmasını gerçekleştirerek, yaklaşık 26 Gy/darbeye kadar DPP'lerde yanıt doğrusallığını, yaklaşık 5 MGy/s'lik anlık doz hızlarını ve yaklaşık 1 kGy/s'lik ortalama doz hızlarını doğruladı. .

Araştırmacılar daha sonra bir ElectronFlash linacını devreye almak için fD dedektörünü kullandılar. Sordina Iort Teknolojileri (SIT), İtalya'da bulgularını raporlayarak Tıp fiziği.

dozimetrik karakterizasyon

fD prototipini değerlendirmek için ekip ilk önce üç farklı ışınlama koşulu altında soğurulmuş doz kalibrasyonları gerçekleştirdi: ⁶⁰PTW ikincil standart laboratuvarında referans koşullarda birlikte ışınlama (PTW-Freiburg); UH-DPP elektron demetleri PTB; ve SIT'de geleneksel koşullarda ElectronFlash ışınları.

Cesaret verici bir şekilde, üç tesisteki kalibrasyon prosedürlerinden elde edilen değerler iyi bir şekilde kabul edildi. altında elde edilen bir fD prototipinin hassasiyetleri ⁶⁰UH-DPP elektron ışınları ve geleneksel elektron ışınları ile birlikte ışınlama sırasıyla 0.309±0.005, 0.305±0.002 ve 0.306±0.005 nC/Gy idi. Bu, konvansiyonel veya UH-DPP elektron ışınları kullanıldığında fD prototip yanıtında veya arasında herhangi bir fark olmadığını gösterir. ⁶⁰Co ve elektron ışını ışınlaması.

Ekip daha sonra UH-DPP aralığında fD yanıt doğrusallığını araştırdı. DPP'nin 1.2 ile 11.9 Gy arasında değiştirilmesi, prototipin tepkisinin en azından araştırılan maksimum 11.9 Gy değerine kadar doğrusal olduğunu ortaya çıkardı.

Araştırmacılar ayrıca fD dedektör sonuçlarını bir microDiamond, bir Advanced Markus iyonizasyon odası, bir silikon diyot dedektörü ve EBT-XD GAFkromik filmler dahil olmak üzere piyasada bulunan dozimetrelerin sonuçlarıyla karşılaştırdılar. Geleneksel ve (EBT-XD filmlerle) UH-DPP ışınlaması için fD prototipi ve referans dedektörler tarafından ölçülen yüzde derinlik-doz eğrileri, ışın profilleri ve çıktı faktörleri arasında iyi bir uyum gözlemlediler.

Son olarak ekip, hem geleneksel hem de UH-DPP modalitelerinde çalışabilen ElectronFlash linac'ı devreye almak için fD dedektörünü kullandı. Linac, DPP'yi değiştirmek için kullanılan 30 ila 120 mm çapında birkaç silindirik PMMA aplikatörü ile donatılmıştır. 7 ve 9 MeV darbeli elektron demetleri için farklı aplikatörlerin tümü kullanılarak ve hem geleneksel hem de UH-DPP modalitelerinde yüzde derinlik-doz ve ışın profilleri elde edilerek devreye alma tamamlandı.

Araştırmacılar, fD prototipinin, FLASH radyoterapisi için elektron ışını linaclarının devreye alınması için değerli bir araç olduğunu kanıtlayabileceği sonucuna vardılar. Şu anda, dozimetrik değerlemelerine teorik destek sağlamak için hem ElectronFlash linac kirişlerinin hem de fD dedektörünün Monte Carlo simülasyonlarını yürütüyorlar.