居里研究所最新研发出质子FLASH照射技术
放疗相关毒性反应一直以来都是临床医生关注的热点。以往实验证实，高剂量率电子短脉冲，即FLASH照射(FLASH irradiation)，具有与传统剂量率照射相似的抑制肿瘤生长作用，并且对健康组织的损伤更小，目前研究人员已经实现了直线加速器的FLASH照射。日前，来自法国居里研究所(Institut Curie)的研究团队尝试利用230 MeV质子回旋加速器实现质子FLASH照射，进一步提高质子治疗的精确性。这项研究结果发表在2018年6月的红皮杂志上。
研究人员组建了由放射肿瘤学家、医学物理师、计算机科学家、电子工程师以及生物学家等组成的多学科研究团队，并且为了实现质子FLASH照射进行了一系列技术改进和研发。
用于小鼠照射的成像和摆位系统
质子FLASH照射需要在小于0.5秒的时间内输送高剂量的质子。团队面临的首要挑战是增加质子束的宽度。FLASH照射的质子束需要覆盖小鼠的整个肺部区域，但加速器无法产生足够宽度的质子束。为了增加束流宽度，团队优化了原有的被动散射质子治疗系统，利用一个既薄又扁的铅箔偏转并增宽质子束，保持高剂量率的同时输送均一剂量的质子束。
通常临床上通过再扫描和调节不同能量质子束的射程获得扩展布拉格峰(SOBP)，但这种方法会延长照射时间而无法实现FLASH照射。研究人员应用脊形滤波器(ridge filter)调节束流射程，这样相比于传统调节方法能够缩短照射时间。
由于现有的用来测算质子数量的探测器和监测系统无法用于这样高剂量率且照射时间极短的系统中，研究团队为此研发了一套高通量监测系统，以确保束流维持在高剂量率并且达到FLASH照射标准。
研究人员还测试了不同的剂量探测器，并将测试结果与蒙特卡罗算法的模拟结果相比较，最终确定GafchromicTM EBT3胶片与模拟结果最为吻合，并将其作为后续实验的参考。
为了达到临床治疗的精确度，研究团队建立了一套小动物摆位系统，将麻醉后的小鼠置于调节架上，并通过数码相机进行图像引导，最后将得到的影像与X线影像进行对比以校准质子束的精确度。
经调整的质子束照射野达到了12×12 mm2，质子束能量在138-198 MeV时剂量率超过40 Gy/s，并可实现小动物放疗学研究的均一照射。研究团队还进行了有效性研究，证实这种照射方式可达到亚毫米级精确度。
研究团队表示，这些技术改进可用于开展小动物的质子FLASH照射实验，尤其是小鼠的肺部照射。目前团队正在进行进一步的在体实验，质子中国也将持续关注。（质子中国 编译报道）
信息来源：physicsworld
参考文献：Experimental set-up for FLASH proton irradiation of small animals using a clinical system