单能布拉格峰值FLASH质子疗法与通用范围变速器在多场优化多领域优化
Qi Zhang1, Yiling Zeng2, Bo Pang3
1Department of Medical Physics, School of Physics and Technology, Wuhan University, Department of Medical Physics, School of Physics and Technology, Wuhan University, Wuhan 430072, China, Wuhan, Hubei, 430072, CHINA.
Physics in medicine and biology
|October 22, 2025
概括
质子疗法的一种新方法是使用通用范围转换器 (URS) 进行符合性FLASH放射治疗 (FLASH-RT). 这种方法实现了FLASH效应,与传输束技术相比,更好地保护正常组织的剂量.
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:
- 质子疗法,特别是单能高能布拉格峰值 (monoBP) 质子疗法,显示出对合规FLASH辐射疗法 (FLASH-RT) 的承诺.
- 目前的方法需要光束特定的质子调制装置来达到剂量一致性,光束切换可以破坏超高剂量速率 (UHDR) 传递,损害FLASH效应.
- 需要一种新的方法来使用更简单的调制技术实现符合规范的FLASH-RT.
研究的目的:
- 提出和评估一种新的方法,用于单能高能布拉格峰值 (monoBP) 合规FLASH-RT,仅使用通用范围转换器 (URS).
- 为了比较URS调制的单一BPFLASH-RT与传输束 (TB) FLASH-RT的有效性和安全性.
主要方法:
- 开发了一个优化算法,以同时优化URS厚度和剂量分配,基于多领域优化.
- 研究了两种218 MeV质子束FLASH技术:URS调制的单一BPFLASH和传输束 (TB) FLASH.
- 评估了10个大脑和10个肺癌病例的计划,在相同的强大的优化约束下,分析了输送参数,剂量覆盖和剂量率指标.
主要成果:
- 通过URS调节的MonoBP FLASH和TB FLASH都实现了符合临床要求的可比的目标剂量覆盖率 (D98%>97.8%).
- 与结核病FLASH相比, monoBP FLASH计划在脑 (6.6 Gy vs 9.7 Gy) 和肺 (3.3 Gy vs 4.2 Gy) 病例中显著降低了平均剂量到正常组织的平均剂量.
- 这两种方法均为剂量-平均剂量速率实现了100%的V40Gy/s;然而,结核病FLASH在平均剂量速率方面显示出更高的V40Gy/s (61.5%大脑,61.3%肺) 与单一BPFLASH (37.4%大脑,26.9%肺) 相比.
结论:
- 一种使用固定通用范围变速器 (URS) 的新型单能高能布拉格峰值 (monoBP) 合规FLASH-RT方法已经成功提出.
- 拟议的monoBP FLASH-RT方法符合FLASH效应的要求.
- 这种基于URS的单一BPFLASH-RT显示出与传输束 (TB) FLASH-RT相比,更高的正常组织剂量保护.
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