武漢大學(xué)醫(yī)學(xué)物理團(tuán)隊(duì)針對(duì)目前的腫瘤放射治療手段——閃療（FLASH），首次在國際上提出了一種應(yīng)用于質(zhì)子閃療技術(shù)的快速單層單次掃描技術(shù)（基于自主設(shè)計(jì)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的脊形濾波器），可大幅縮短質(zhì)子筆型束掃描時(shí)間。該方法能夠滿足FLASH所要求的高劑量率的同時(shí)，提供與標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)強(qiáng)質(zhì)子治療可比的劑量分布，同時(shí)大幅縮短常規(guī)筆行束掃描時(shí)間，有望推進(jìn)質(zhì)子閃療的臨床轉(zhuǎn)發(fā)步伐。
相關(guān)研究成果以“基于脊形濾波器的質(zhì)子閃療”為題，近日發(fā)表在放射治療的權(quán)威期刊《醫(yī)學(xué)物理》。論文第一作者為武漢大學(xué)醫(yī)學(xué)物理專業(yè)博士生張國梁，通訊作者為武漢大學(xué)教授彭浩。該項(xiàng)目由武漢大學(xué)、解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心和無錫新瑞陽光粒子醫(yī)療裝備公司共同參與。
目前全球質(zhì)子治療中心和治療患者數(shù)目的年增長速度超過15%，近年來在中國也進(jìn)入了一個(gè)高速的發(fā)展階段，多家腫瘤治療機(jī)構(gòu)都在籌建質(zhì)子中心。質(zhì)子閃療有望在未來腫瘤治療中扮演重要的角色，也為國產(chǎn)質(zhì)子治療相關(guān)技術(shù)趕超世界領(lǐng)先水平提供了機(jī)遇。
據(jù)彭浩介紹，閃療是一種在超高劑量率下進(jìn)行的超快速放療手段。和傳統(tǒng)劑量率照射相比，閃療可以在不改變腫瘤控制效果的同時(shí)，減少輻射對(duì)正常組織和器官的損傷。閃療效應(yīng)的一種可能解釋是高劑量率導(dǎo)致組織中的氧氣耗竭，使正常組織產(chǎn)生輻射抵抗，其他解釋包括活性氧化物質(zhì)和免疫反應(yīng)。
質(zhì)子放療由于其先天的劑量率和布拉格峰的優(yōu)勢，是FLASH臨床應(yīng)用的首選。在國際上，質(zhì)子設(shè)備廠商（如IBA，VARIAN等）和諸多質(zhì)子中心都在開展相關(guān)研究，如瑞典的IBA公司給出了基于Hedgehog的解決方案，美國的Varian公司也提出了類似光子放療中多葉光柵的動(dòng)態(tài)束流調(diào)制方案，其目的均為實(shí)現(xiàn)快速的束流調(diào)制。
針對(duì)此問題，武漢大學(xué)醫(yī)學(xué)物理團(tuán)隊(duì)與國產(chǎn)質(zhì)子設(shè)備商新瑞陽光合作，首次提出了一種新型用于質(zhì)子FLASH的掃描方案。質(zhì)子筆型束掃描時(shí)間長的原因在于，多層能量切換時(shí)間（秒級(jí)），難以滿足閃療所需的瞬時(shí)高劑量率的要求。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種單能量單層束流掃描技術(shù)，通過自主開發(fā)設(shè)計(jì)的脊形濾波器，可以一次照射完成束流調(diào)制和適形實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)高劑量率的質(zhì)子閃療。
相比IBA和Varian兩家國外廠商的方案，研究團(tuán)隊(duì)的方法真正做到了基于Dose而非Fluence的調(diào)強(qiáng)，能在保證高劑量率的同時(shí)做到治療靶區(qū)內(nèi)的劑量適形，也能大幅的縮短治療時(shí)間。以頭頸部和肺部腫瘤為例，相比于傳統(tǒng)的質(zhì)子調(diào)強(qiáng)治療，掃描時(shí)間可縮短5—10倍左右。
