分割剂量优化设施,实现传输质子FLASH-RT的实施

科学领域:

• 辐射瘤学 辐射瘤学
• 医学物理 医学物理
• 癌症治疗方法 癌症治疗方法

背景情况:

• 束切换时间和分量剂量是影响超高剂量率 (FLASH) 放射治疗生物效应的关键因素.
• 当前的单束每分量 (SBPF) 方案经常使用均分量 (UFD),这可能无法充分利用FLASH效应.
• 在先进的放射治疗技术中,优化剂量分成是最大限度地提高治疗效益的关键,同时最大限度地降低正常组织毒性.

研究的目的:

• 为FLASH放射治疗中非均的分量剂量 (非UFD) 计划开发和评估一个分量剂量优化算法.
• 为了比较非UFD计划与UFD计划在目标覆盖率和肺癌患者的正常组织节省方面的有效性.
• 调查增强分成和FLASH对治疗结果的综合影响.

主要方法:

• 一组11名肺癌患者接受了FLASH放射治疗,使用UFD和优化非UFD计划,使用236 MeV质子束.
• 使用分量剂量优化算法创建非UFD计划,旨在最大限度地提高分量和剂量依赖的FLASH效应.
• 针对目标和正常组织的2 Gy (EQD2) 相当剂量是使用不同的alpha/beta比率 (10和3) 来计算的,以评估治疗结果.

主要成果:

• 无论是UFD计划还是非UFD计划,都实现了96.3 Gy的目标EQD2,目标EQD2$_{2%}$和目标EQD2$_{98%}$没有显著差异.
• 非UFD计划显示,目标的D$_{95%}$显著减少15.1%,并显著改善了正常组织的节约.
• 在非UFD计划中,正常组织和双侧肺的FLASH增强EQD2$_{平均}$分别减少3.5%和10.4%.

结论:

• 分割剂量优化有效地解决了多束FLASH-RT的局限性,通过利用分量剂量和FLASH效应之间的关系.
• 与FLASH放射治疗中的UFD方案相比,非UFD方案显著提高了正常组织的节约.
• 观察到的改善归因于优化分成和增强FLASH生物反应的协同效应.