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粒子疗法

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右射击:闪光质子可以消除布拉格峰系约束

30 Apr 2021 Tami Freeman.
Shoot-through FLASH plan

闪光放射疗法,其中治疗辐射以非常高的剂量率递送,显示出备受常规组织的承诺,同时保持在常规放射治疗中看到的肿瘤杀灭。大多数迄今为止的研究已经使用电子束进行,但也可以使用质子传递闪光照射。

质子疗法向正常组织中提供低积分剂量,并使肿瘤后面的组织提供给肿瘤,而不是布拉格峰 - 质子束沉积其大部分剂量的深度。但这种精确定位带来了自己的问题:需要利润以解释不精确的布拉格峰定位;需要强大的规划来减轻器官运动和解剖改变;和不确定性围绕布拉格峰附近的线性能量转移(Let)和相对生物效果(RBE)的分布。

所以可以将质子与闪光灯交付相结合,消除了这些缺点吗?根据Frank Verhaegen的说法 马斯特罗诊所,它实际上可以实现一种完全新的传递质子的方式,它根本不依赖布拉格峰。距离“如果我们能够做闪存的质子,我就可以摆脱布拉格峰的”暴政“的想法,”verhaegen说。“

该想法是,而不是将布拉格峰定位在目标内,质子梁具有足够的能量来直接通过并离开患者。这种方法有效地将Bragg峰位于空气中,这是在小型动物内部难以瞄准的临床前研究中已经常见的策略。

这种射击技术而不是依靠布拉格峰进行组织备件,而是利用闪光照射对健康组织的保护作用。 “通过闪光,常规组织不受较低的剂量,但完全是因为它是正常组织,这是以完全不同的方式响应超高剂量率,”Verhaegen解释说。 “那么你可以通过患者射击质子,甚至在患者身后使用它们来执行质子门户成像。”

verhaegen和同事现在已经检查了在说明性脑肿瘤案例中使用射击闪存质子疗法,报告了他们的研究结果 医学的物理学& Biology.

原则上的原则

研究人员为患者创造了概念验证质子计划,该计划具有神经肿瘤,靠近具有严格的剂量约束的若干器官 - 风险(OAR)。该计划使用了四个质子束,该质子束针对患者外部放置的四个虚拟靶,梁优化以在目标内部递送大致均匀的剂量。然后,该团队将这种虚构的射击闪光计划与传统的临床四梁质子计划进行了比较。

Plan comparisons

对于拍摄计划,研究人员假设正常组织的假设闪光保护因子。他们注意到在基于电子的闪光研究中观察到的味道效应在1.4和1.8之间。闪存质子束报道了更高的保护因子,但如果它是未知的IF或为什么闪光质子将表现出更大的保护。

初步剂量计算表明,射击计划向目标提供了可接受的剂量。在大多数情况下,会满足或几乎满足OAR剂量约束。对于一些桨,闪光效果提供降低计划限制下方有效剂量的潜力。射击梁向大脑增加了整体剂量,但掺入闪光保护因子2减少了非闪光临床计划附近的有效剂量。

该团队指出该图中使用的治疗计划系统未针对射击闪存进行优化,并且专门为此新颖的方式开发的算法应该更容易地满足OAR限制。

展望未来

临床实施射击闪存质子疗法可以提供一系列益处,包括通过质子门户成像进行剂量测定的能力。到目前为止,这种质子疗法的这种验证已经难以捉摸,尽管有很大的需求。射击方法大多数消除了治疗边缘的需要,消除了让和RBE不确定性的问题。

重要的是,可以存在可以在头部,颈部和胸部的肿瘤中提供射击治疗的加速剂,使用230-250 mev质子束,已经存在。腹部治疗需要更高的质子能量(300-350 MeV),但这不需要新的加速器技术,只有一个升级。例如,通过去除对光束能量调制器的需要,加速器也可以比电流实现更简单。

该团队指出,基于激光的质子加速器可以为闪光提供很大的优势,因为它们的超高剂量率,但可能需要显着的发展,以达到足够高的射击治疗能量。

最终,射击闪存质子疗法的临床影响将严重依赖于闪光保护因子,这仍然是未知的数量。 “保护因子可能取决于大量参数,其中一些可能在这一刻不知道,因为我们没有对闪光效果的解释,”verhaegen指出。

在这个原则上的研究之后,该团队现在正在研究进一步的神经系统病例,包括靠近敏感结构的不同尺寸肿瘤,verhaegen告诉 物理世界.

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