高加速梯度測試區域中的原型CLIC加速結構和組件。該設備的特殊改裝版本將是未來臨床FLASH設施的高性能加速器的核心

CERN為高能物理開發的技術如何將最先進的放射療法帶到洛桑湖畔的一家醫院?

問題涉及的技術包括最初為CERN的緊湊型線性對撞機(CLIC)設計的高性能電子加速器組件和仿真工具。現在，歐洲核子研究組織(CERN)與洛桑大學醫院(CHUV)之間的合作計劃使用它們來創建臨床上用于FLASH放射治療的系統。

FLASH放射療法涉及以40 Gy / s或更高的超高劑量率提供治療性放射，大大降低了正常組織的毒性，同時保持了抗腫瘤活性。特別值得注意的是，FLASH應該可以使劑量增加，從而有可能為對治療有抵抗力的癌癥提供新的選擇。CHUV放射腫瘤學負責人Jean Bourhis說：“到目前為止，在所有實驗中，我們都觀察到正常組織無法使用這種類型的輻射。” “這確實是可重復的效果。腫瘤也沒有保留。”

Bourhis率先開發了FLASH放射療法，帶領CHUV團隊在2018年對一名人類患者進行了首次FLASH治療。該患者患有淺表皮膚癌，并接受了約10 MeV的低能電子治療。接下來，他想將實驗環境中令人印象深刻的觀察結果轉化為臨床試驗。然而，要在患者體內深達20 cm的深度治療較大的腫瘤，將需要更高能量的電子束。

“ CERN的FLASH系統必須具有高的加速梯度，才能獲得進入較深的腫瘤所需的光束能量，能量范圍為100 MeV，” CERN的高級研究員Walter Wuensch解釋說。他指出，這種在很短距離內加速光束的能力是為CLIC設計的技術之一。高能物理研究的另一個關鍵方面是在受控且極其穩定的光束中提供大電流，這是對FLASH的另一個重要要求。

Walter Wuensch

Wuensch說：“多年來，CERN一直在研究可能的高能物理設施的加速器技術。” “我們已經開發了原型，并展示了它們的可行性和性能。因此，我們非常興奮地發現了CHUV的需求。經過一些初步討論，很明顯，我們為CLIC開發的產品似乎與FLASH設備所需的產品幾乎完美匹配。”

Bourhis補充說：“我們真正的臨床需求與CERN的技術答案相融合。” “這真的很強大。”

CERN與CHUV的合作關系現已完成其研究的第一階段：從最初的想法轉變為為擬議的FLASH設施創建概念設計。下一步將是更詳細地開發此基線設計，以優化用于患者治療的系統。該小組還希望與放射治療領域的行業合作伙伴合作。同時，在準備機器時，CHUV將開始準備所需的團隊和基礎設施，并向監管機構提交申請，以便使治療盡快到達患者手中。

Bourhis預測，FLASH設施應在兩到三年內投入使用，屆時該團隊計劃在臨床試驗中進行概念驗證。他指出，經過這些試驗，該系統可以轉移到其他醫院。

FLASH放射療法：從臨床前承諾到首次人類治療

該系統將是傳統放射治療機的2–2.5倍，但仍應足夠緊湊以適合現有的醫院基礎設施。第一個原型系統(安裝在CHUV中)的成本估計約為2500萬歐元;但是如果制造業規模擴大，這個價格應該會下降。然而，與標準放射療法的20或30次相比，FLASH治療僅要求患者接受2或3次放射。因此，Wuensch建議，最終的每次治療費用絕對可以與傳統放療相比具有競爭力。

Wuensch總結道：“我們非常感謝有機會進行如此出色的匹配，而且雙方都是新的。” “這是一個能夠在醫療領域工作的絕好機會。”