Європейська дослідницька група використала прототип алмазного діодного детектора Шотткі для успішного введення в експлуатацію ElectronFlash дослідницький прискорювач для традиційної та доклінічної FLASH-променевої терапії. Новий детектор виявився корисним інструментом для швидкої та відтворюваної характеристики променя, придатний для умов надвисокої потужності дози (UH-DR) і надвисокої дози на імпульс (UH-DPP). Це визначне досягнення для команди розробників, очолюваної в Римський університет Тор Вергата, оскільки наразі немає комерційних активних дозиметрів для FLASH-променевої терапії.
Променева терапія FLASH — це новий метод лікування раку, при якому тканини-мішені опромінюються з використанням набагато вищої потужності дози, ніж при традиційній променевій терапії, і, отже, протягом набагато коротшого часу опромінення. Ця надвисока потужність дози викликає так званий ефект FLASH: зменшення індукованої радіацією токсичності навколишніх нормальних тканин, зберігаючи еквівалентну реакцію знищення пухлини.
Цю нову технологію оцінюють у всьому світі як захоплюючу стратегію лікування, яка може змінити майбутнє клінічної терапії раку. Але є перешкоди, які потрібно подолати, однією з яких є розробка точної, ефективної у використанні дозиметричної системи для визначення дози радіації в режимі реального часу.
Сучасні комерційні дозиметри реального часу, такі як іонізаційні камери та твердотільні детектори, непридатні для клінічного використання через ефекти рекомбінації, насичення та нелінійності, що спостерігаються в їх реакції. Пасивні дозиметри, такі як аланін і хромові плівки GAF, працюють, але їхня відповідь може не генеруватися протягом годин або навіть днів після процедури опромінення, що робить їх непрактичними для щоденного забезпечення якості Лінак.
Щоб подолати ці обмеження, команда розробила детектор flashDiamond (fD) спеціально для застосувань UH-DR та UH-DPP, описавши його в статті за січень 2022 року в Медична фізика. Тепер головний дослідник Джанлука Верона Рінаті і його колеги провели систематичне дослідження відповіді fD-детектора на імпульсні електронні промені, підтвердивши лінійність відповіді на DPP приблизно до 26 Гр/імпульс, миттєву потужність дози приблизно 5 МГр/с і середню потужність дози близько 1 кГр/с .
Потім дослідники використали детектор fD, щоб запустити лінійний ускорювач ElectronFlash на Sordina Iort Technologies (SIT) в Італії, повідомляючи про свої висновки в Медична фізика.
Дозиметрична характеристика
Щоб оцінити прототип fD, команда спочатку виконала калібрування поглиненої дози за трьох різних умов опромінення: 60Коопромінення в стандартних умовах у лабораторії вторинного стандарту PTW (PTW-Фрайбург); UH-DPP електронні пучки при ПТБ; та промені ElectronFlash у звичайних умовах на SIT.
Відрадно те, що значення, отримані в результаті процедур калібрування на трьох об’єктах, добре узгоджуються. Чутливість прототипу fD, отриманого під 60Ко-опромінення електронними пучками UH-DPP та звичайними електронними пучками становили 0.309±0.005, 0.305±0.002 та 0.306±0.005 нКл/Гр відповідно. Це вказує на відсутність відмінностей у реакції прототипу fD при використанні звичайних електронних променів або пучків UH-DPP або між 60Кобальтове та електронно-променеве опромінення.
Потім команда дослідила лінійність реакції fD в діапазоні UH-DPP. Зміна DPP між 1.2 і 11.9 Гр виявила, що відповідь прототипу була лінійною принаймні до максимального досліджуваного значення 11.9 Гр.
Дослідники також порівняли результати fD-детектора з результатами комерційно доступних дозиметрів, включаючи microDiamond, іонізаційну камеру Advanced Markus, детектор на кремнієвих діодах і плівки EBT-XD GAFchromic. Вони спостерігали хорошу узгодженість між кривими відсоткової глибини дози, профілями пучка та вихідними факторами, виміряними прототипом fD та еталонними детекторами, для звичайного та (з плівками EBT-XD) опромінення UH-DPP.
Перероблений клінічний лінійний ускорювач забезпечує радіотерапію FLASH
Нарешті, команда використала детектор fD для введення в експлуатацію лінійного ускорювача ElectronFlash, який здатний працювати як у звичайному режимі, так і в режимі UH-DPP. Лінак оснащений декількома циліндричними аплікаторами PMMA діаметром від 30 до 120 мм, які використовуються для зміни DPP. Введення в експлуатацію було завершено шляхом отримання відсоткових профілів глибинної дози та променів для імпульсних електронних пучків 7 і 9 МеВ, використовуючи всі різні аплікатори, як у звичайному, так і в режимі UH-DPP.
Дослідники дійшли висновку, що прототип fD може виявитися цінним інструментом для введення в експлуатацію електронно-променевих лінійних ускорювачів для променевої терапії FLASH. Зараз вони проводять моделювання за методом Монте-Карло як променів лінійного ускорювача ElectronFlash, так і детектора fD, щоб забезпечити теоретичну підтримку своїх дозиметричних оцінок.
