从超高剂量率下交付的射穿质子笔束扫描参数中,FLASH效应的物理化学指示

科学领域:

• 医学物理 医学物理
• 辐射瘤学 辐射瘤学
• 生物物理学的生物物理.

背景情况:

• 超高剂量率 (UHDR) 质子笔束扫描 (PBS) 交付导致复杂的,时间变化的剂量积累.
• 建立对质子PBSFLASH效应的剂量速率标准是具有挑战性的,因为不规则的剂量模式.
• 反应性氧物种 (ROS) 在辐射诱导的生物效应中起着至关重要的作用,包括组织损伤和潜在的节约.

研究的目的:

• 研究UHDR质子PBS参数对活性氧物种 (ROS) 形成和随后反应的影响.
• 采用物理化学方法在不同质子PBS输送条件下模拟ROS生产.
• 为了将模拟的ROS生产指标与FLASH效应的临床前观察结果相关联.

主要方法:

• 利用已发表的ROS形成的物理化学模型,特别是基氧化物 (ROOH).
• 对脂质过氧化物吸收和小鼠皮肤损伤的实验数据验证了模型.
• 在低氧条件下模拟voxelized时间剂量和ROS积累用于射穿质子PBS输送,检查ROS体积组图.

主要成果:

• 在UHDR条件下,ROOH生产显示出显著的节约效应.
• 在500nA的光束电流下10Gy的FLASH输送产生了相当于在1nA的8.78Gy常规 (CONV) 输送的ROOH.
• ROOH产量强烈依赖于剂量和光束电流,对场大小和点间距的依赖最小;光束间隔减少了FLASH节约效应.

结论:

• 量度ROOH产量统计数据始终表明FLASH效应,并与脂质过氧化损伤相关.
• 模拟的ROOH生产指标可以作为在不同PBS参数上的FLASH节约效应的指标.
• 透射PBSFLASH效应主要受总剂量和光束电流的控制,基本上独立于场面大小和点间距.