闪光放射治疗(Flash-RT)技术的研究进展

经过多年发展,精准放射治疗技术已广泛应用,但现有技术仍受限于正常组织耐受剂量的限制,无法实现肿瘤治疗的最佳目标。闪光放射治疗(Flash-RT)是一种以超高剂量率射束(UHDR)进行照射的放射治疗技术,能够在显著降低正常组织辐射损伤的同时,最大限度地治疗肿瘤。但直到目前,Flash-RT的生物学机制、关键物理参数及触发机制等尚不明确,其原理及临床转化应用仍处于研究阶段。本综述通过归纳Flash-RT相关研究,阐明Flash-RT研究的技术进展及临床转化应用。

大功率花瓣加速器X射线闪光放射治疗设备设计研究

目的:研究设计一种用于超高剂量率的闪光放射治疗(Flash-RT)设备,用于超高剂量率Flash-RT的机制研究。方法:Flash-RT设备的设计基于大功率花瓣加速器技术路线,可实现Flash-RT对超高剂量率及多照射角度的需求。从设备总体设计、主要组件及特点、束流动力学设计、移动及初步实验平台搭建等方面开展相应设计与研究。结果:设计的Flash-RT设备剂量率在距离靶点0.8 m处可达到100 Gy/s,并且容易实现多角度的放射治疗方式。结论:基于大功率花瓣加速器技术路线设计的X射线设备,可实现超高剂量率的医用Flash-RT设备机制的研究。

闪光放射治疗(Flash-RT)在肿瘤治疗中的研究进展

闪光放射治疗(Flash-RT)作为放射治疗技术基础领域的关键性突破,可能引起放疗领域新的大变革。本文综述了Flash-RT在肿瘤治疗中应用和机制探索的最新研究进展。目前研究发现无论是电子束和光子Flash-RT还是质子FlashRT相较于常规剂量率放疗均可以降低对正常组织的损伤,但相关机制还未明确,包括但不限于氧耗竭、DNA损伤、细胞衰老、凋亡和免疫反应等。Flash-RT在肿瘤组织与正常组织损伤间的差异进一步减少了放疗的局限性,相较于常规放疗减少了不良反应和并发症,具有广阔应用前景。

基于EBT3胶片开展电子FLASH放疗剂量测量研究

闪光放疗使用超高剂量率在毫秒时间内将剂量全部注入靶区,其超高剂量率使现有的在线剂量计基本失效,目前通常使用辐射显色胶片来测量剂量。基于中国工程物理研究院应用电子学研究所研制的电子加速器搭建了电子FLASH放疗平台,基于EBT3胶片的快速读出方法,研究了此平台的剂量率范围及剂量分布。实验结果表明,EBT3胶片的快速读出方法可用于电子FLASH放疗的剂量测量,在源皮距100 cm及深度1 cm处剂量率在240~290 Gy/s之间;电子束到达模体表面的平均能量的波动会导致靶区约±5%的剂量波动;面剂量分布满足平坦性在±5%以内和对称性在±3%以内的要求。

电子FLASH-RT剂量学模拟计算与实验研究

通过实验测量与数值模拟相结合的方法评估电子FLASH-RT的剂量学特性。实验中,使用EBT3胶片在固体水模中测量剂量,同时采用MCNP5程序模拟验证束流特征参数。实验平台基于9 MeV电子直线加速器构建,通过调整加速器参数,在源皮距1 m处实现了250 Gy/s的超高剂量率。实验与模拟结果在剂量分布上的最大偏差不超过5%,束流平坦度控制在3%以内。关键剂量率评估显示,加速器在最大工况下工作,可获得满足FLASH效应所需的超高剂量率。离轴剂量变化研究表明,引出窗中水层的存在改善了束流的均匀性。中心轴深度剂量分布分析表明,模拟与实验结果在水层厚度10 mm时吻合较好。二维剂量分布显示,模拟结果与EBT3胶片测量趋势一致。研究结果表明,电子FLASH-RT实验平台能够提供所需的超高剂量率,且实验与模拟结果具有较高的一致性,为FLASH-RT的进一步研究和应用提供了重要的剂量学参数和束流特征参考。

FLASH放射生物学机制及治疗计划研究进展

近年来,一项被称为FLASH放疗的新技术具有将辐射的治疗增益比推向一个新高度的潜力。FLASH放疗是一种以超高剂量率照射为主要特征的放疗技术,能显著减轻辐射对正常组织的损伤,同时保留辐射对肿瘤的杀伤能力。一方面,作为一种新兴的放疗技术,FLASH放疗的生物学机制尚未被阐明,这阻碍了其临床转化;另一方面,超高剂量率照射技术的临床应用也存在许多技术困难。本综述通过归纳FLASH放射生物学机制的研究进展,总结FLASH放疗治疗计划所面临的困难及可能的解决方案,旨在为后续FLASH放疗的临床转化提供参考。

食管癌外照射综合高剂量率后装治疗价值的探讨

目的 :探讨食管癌外照射加腔内后装治疗的价值及后装治疗合适的每次剂量与总剂量。方法 :1992年 10月至 1993年 5月 112例经病理证实的食管癌患者 ,外照射加腔内照射 5 2例 ,单纯外照射 60例 ,分组比较。并将综合组的剂量分组进行生存率的比较。结果 :综合组的 1、3、5年生存率分别为 73 %、3 2 .7%、2 3 % ;对照组的 1、3、5年生存率分别为 4 1.6%、18.3 %、8.3 %。经统计学处理有明显差异。其中病变长度小于或等于 5cm外照射加后装的病例 1、3、5年生存率比单纯外照射明显增高 ,统计学有显著性差异。而长度大于 5cm的病例 ,两组病人差别不大。结论 :外照射综合高剂量率后装治疗对病灶小于或等于 5cm的食管癌可明显提高疗效。掌握后装剂量是提高生存率的关键。外照射 60Gy后再加腔内后装 5Gy/次 ,总量

高速CMOS电路电离辐照损伤的剂量率效应

对国产加固６４ＨＣ０４高速ＣＭＯＳ电路进行了不同剂量率的辐照响应和室温退火特性研究。探讨了５４ＨＣ０４电路在不同剂量率辐照下的损伤机理和失效模式的差异及其对高速ＣＭＯＳ电路在辐射环境中应用可靠性的影响。

食管癌体外加HDR腔内放疗疗效分析

1992年5月～1994年12月体外放疗50～60Gy／5～6周加高剂量率（HDR）腔内放疗10～15Gy／4～6；k／5～9天，2.5Gy／次，Bid治疗食管鳞癌56例（综合组），与同期单纯体外放疗60～70Gy／6．5～7周52例（对照组）比较。综合组1、2年生存率和2年局控率分别为76．8％、51．8％和63．5％。明显高于对照组的42．3％、28．8％和32．6％。食管X线片示病变长度≤7cm和无食管轴向异常者，综合组3年生存率分别42．3％和40．9％，明显高于对照组的14．8％和14．3％。综合组食管瘘发生率为3．6％，晚期食管良性狭窄率为7．4％。

^(125)I粒子持续低剂量率照射和^(60)Co γ射线高剂量率照射对H1299细胞生物学效应的比较研究

目的探讨125I粒子持续低剂量率(CLDR)内照射和60Coγ射线高剂量率(HDR)外照射对非小细胞肺癌(NSCLC)细胞株H1299的细胞生物学效应。方法 H1299细胞处于指数生长期时分别行125I粒子CLDR照射和60Coγ射线HDR照射;克隆形成实验检测细胞存活分数,流式细胞术检测细胞周期和细胞凋亡率,Western blot检测Bax、Bcl-2蛋白表达水平。结果随着照射剂量增大,125I粒子CLDR照射比60Coγ射线HDR照射抑制H1299细胞增殖效应更明显。照射剂量为4 Gy时125I粒子组H1299细胞G2/M期百分比、细胞凋亡率分别为(21.77±0.31)%、(13.79±0.50)%;同样照射剂量下,60Co照射组H1299细胞G2/M期百分比仅为(18.85±0.99)%,细胞凋亡率仅为(8.79±0.22)%(P<0.05)。125I粒子CLDR照射明显上调Bax蛋白表达,同时下调Bcl-2蛋白表达。结论 125I粒子CLDR内照射比60Coγ射线HDR外照射抑制H1299细胞增殖效应更明显。Bcl-2/Bax蛋白比失衡在125I粒子CLDR照射抗肿瘤效应中可能发挥重要作用。

γ射线辐照对超高分子量聚乙烯性能的影响

分别对剂量为120，250，500kGy辐照交联和普通未处理的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）4种样品进行划痕性能、接触角、表面硬度、蠕变性能和结晶度等测试，并在UMT—II多功能摩擦试验机上考察不同辐照剂量下交联UHMWPE的摩擦磨损性能。结果表明：UHMWPE样品的稳定划痕系数在0．35～0．5之间；随着辐照剂量的增加，接触角减小，润湿性能改善；辐照后UHMWPE的球压硬度比未处理的高，其中500kGy辐照剂量的样品是未处理的1．45倍；辐照后UHMWPE的抗蠕变性能好，结晶度比未处理的高；辐照后UHMWPE的磨损率比未处理的小，其中辐照剂量为120kGy处理后的UHMWPE磨损率最小。

子宫颈癌的高剂量率后装腔内治疗

我院自1983年1月到1986年12月应用天津Ⅰ型高剂量率~(60)钴遥控后装腔内治疗机照射和体外照射治疗子宫颈癌216例。Ⅱ期病人腔内治疗35～40Gy,宫旁外照射常规分割45Gy;Ⅲ期病人先全盆照射30Gy,然后腔内25Gy,再给宫旁外照射25～30Gy。Ⅰ期大菜花型直径大于5cm时,增加阴道插管治疗,使A点最终增加剂量5～15Gy。Ⅱ期病人1983年治疗患者5年存活率为73.9％,1984年3年存活率为73.3％;Ⅲ期病人1983年5年存活率为58.3％,1984年者3年存活率为65.3％。1983年者5年随访放射反应,便血为16.6％,血尿为4.2％,比手工镭疗及后装镭疗要少。我们认为采用A点剂量率在0.5Gy/分,每周2次,每次A点剂量在5Gy为宜,井注意个别化治疗。

三维适形照射与体部γ刀照射剂量学的比较与研究

目的:比较三维适形照射与体部γ刀照射剂量学应用的特点。方法:分别选取三维适形放疗计划和体部γ刀照射计划各10例,比较两种计划在靶区高剂量分布、靶区剂量均匀度、正常组织受量和靶区周围剂量梯度变化情况。结果:三维适形照射靶区剂量分布均匀,靶区适形度好,受照剂量高,周围正常组织受低剂量照射体积大;体部γ刀照射中心剂量高,靶区外有高剂量梯度变化,周围正常组织受量小。结论:结合三维适形照射与体部γ刀照射的剂量学特点,对同一患者,采用三维适形与体部γ刀结合照射的方法,得到较好的高剂量靶区分布的同时,周围正常组织受量最小,靶区局部控制率高。

非均整模式光子线在乳腺癌调强放疗的剂量学评估

目的:评估6 MV光子线高剂量率非均整模式(FFF)在右侧乳腺癌保乳术后大分割同步推量调强放疗(SIBIMRT)的可行性。方法:随机选取10例右侧乳腺癌保乳术后患者临床资料,分别给予瘤床靶区(PTV1)和全乳靶区(PTV2)处方剂量48 Gy和40 Gy,分15次照射。对每例患者分别制作FFF和均整模式(FF)两组SIB-IMRT计划,比较两组计划的靶区覆盖率、适形指数(CI)和均匀指数(HI)以及危及器官受量和计划执行效率。结果:两种计划靶区的覆盖率、HI和CI的差异幅度小于1%。FFF计划PTV1的D98%高于FF计划(t=-2.297,P<0.05);PTV2的D90%低于FF计划(t=2.479,P=0.019);PTV2的CI稍劣于FF计划(t=5.343,P<0.001)。FFF计划患侧肺的V_(4Gy)和V_(16Gy),健侧乳腺的D_(mean)和D_(5%),以及正常组织的D_(mean)、V_(5Gy)、V_(10Gy)和V_(20Gy)均低于FF计划(t=2.318~11.535,P<0.05);正常组织的V_(40Gy)(t=-2.967,P=0.016)和皮肤Dmean(t=-6.102,P<0.001)高于FF计划。FFF计划的MU值(1 417±230)高于FF计划MU值(1 106±208)(t=-8.220,P<0.001);照射时间比FF计划减少33%(t=11.788,P<0.001)。结论:两种模式均能满足临床要求,FFF模式高剂量率光子线更有利于保护危及器官,显著缩短照射时间,执行效率较高。

低剂量率^(32)Pβ射线与高剂量率^(60)Coγ射线对肿瘤细胞杀伤效应对比研究

探索和比较低剂量率持续β射线和高剂量率γ射线两种不同的照射方式抑制肿瘤细胞增殖特点及其可能的机制。辐射源采用Pβ射线和Coγ射线;;肿瘤细胞采用人宫颈癌HeLa细胞系;;辐射后生物效应用台3260盼蓝排除法、流式细胞周期检测。低剂量率Pβ射线持续照射抑制细胞增殖为渐进性;;允许多数的细胞在倍32增一个或几个细胞周期后死亡;;高剂量率Coγ射线照射对细胞的抑制作用直接、迅速。32Pβ射线对细胞周60期阻滞程度低、时间长;;而Coγ射线则相反。32Pβ低剂量率照射以缓慢持续的抑制肿瘤细胞增殖的特点不60同于Coγ射线照射。持续照射对细胞损伤、修复机制的破坏和对辐射相对敏感的G2期持续阻滞可能是其作60用机制。

双极晶体管的高温变剂量率辐照效应

研究了双极晶体管的变剂量率电离辐射损伤,发现从高到低的变剂量率辐照更有利于低剂量率辐射损伤增强效应的加速评估。

腔内高剂量与低剂量近距离放射治疗中晚期肺癌疗效比较

目的探讨高剂量率后装腔内放疗结合体外放疗治疗中晚期肺癌合适剂量分割与临床疗效。方法61例中晚期肺癌随机分为A组和B组。A组腔内放疗施源器中轴外5～10mm处参考剂量10Gy/次/周×2～3次/2～3周;B组腔内放疗施源器中轴外5～10mm处参考剂量5Gy次/周×4～6次/4～6周。体外放疗两组相同。结果A组1、3、5年局控率分别为74.2%、26.7%和16.7%。B组1、3、5年生存率分别为64.5%、45.2%和20.9%。两组比较,统计学无显著意义(P>0.05)。A组1、3、5年局控率分别为60.0%、33.3%和20.0%。B组1、3、5年局控率分别为74.2%、61.3%和41.9%,两组3、5年局控率有显著意义(P<0.05)。并发症:大咯血、放射性食管炎、气管支气管炎、肺炎、气管及肺纤维化等A组明显高于B组(P<0.01)。结论192铱高剂量率后装腔内放疗低剂量放疗优于高剂量放疗,疗效高,并发症少。结合体外放射腔内放疗合适剂量应以5Gy/次周,总剂量20～30Gy为宜。

食管癌外照射综合高剂量率后装治疗价值的探讨

目的探讨食管癌外照射加腔内后装治疗的价值及后装治疗合适的每次剂量与总剂量。方法90例经病理证实的食管癌患者,外照射加腔内照射42例,单纯外照射48例,分组比较。并将综合组剂量分组进行生存率的比较。结果综合组的1、3、5年生存率分别为71．4%、30．9%、21．4%；对照组的1、3、5年生存率分别为39．6%、16．6%、8．3%。两组差异有显著性。其中病变长度小于或等于5cm外照射加后装的病例1、3、5年生存率比单纯外照射明显增高,两组病人差异有显著性。而长度大于5cm的病例,两组病人差异无显著性。结论外照射综合高剂量率后装治疗对病灶小于或等于5cm的食管癌可明显提高疗效。掌握后装剂量是提高生存率的关键。外照射60Gy再加腔内后装5Gy/次,总量15Gy效果最佳。

高剂量率后装放射治疗原发性阴道癌40例临床分析

目的 分析高剂量率后装治疗原发性阴道癌的疗效。材料与方法 １９８４年１月￣１９９４年４月，共收治原发性阴道癌４０例，全部采用外照射加腔内放疗，外照射采用＾６０Ｃｏ－γ线或直线加速器８ＭＶ－Ｘ线，腔内照射采用Ｂｕｃｈｌｅｒ后装机的中间振荡源。结果 所有病例均随访３年以上，４０例病人Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期的３年生存率分别为７１．４％、５５．６％、０．０％，５年生存率分别为５７．６％、４６．６％、０．０％。

高剂量率腔内后装放射与外照射治疗原发性支气管肺癌（附31例报告）

应用高剂量率腔内后装放射加外照射治疗原发性支气管肺癌３１例。腔内后装放射剂量为６００～８００ｃＧｙ／次，参考距离１０～１５ｍｍ，总剂量为１８００～３０００ｃＧｙ。外照射剂量为５０００～６００ＯｃＧｙ。治疗后临床症状缓解，肿块消失与支气管通畅者１０例（占３２．２％）；症状缓解、肿块缩小５０％以上者１６例（占５１．８％）。总有效率为８８．１％。治疗期，有１例病人出现咯血，３例出现支气管痉挛，１例治疗后出现高热和白细胞增高，但多数病人均能耐受。