使用強(qiáng)度調(diào)制質(zhì)子治療和同時進(jìn)行劑量和劑量率優(yōu)化(SSDRO)獲得10Gy分?jǐn)?shù)的多個治療束產(chǎn)生的劑量和劑量率分布。對于使用九個光束的SDDRO方法，計劃質(zhì)量最佳。(禮貌：醫(yī)學(xué)物理學(xué)10.1002 / mp.14531)

放射療法的主要目標(biāo)是向癌細(xì)胞提供大劑量的輻射，同時保留周圍的健康組織。最近的發(fā)展表明，通過向癌組織傳遞超高劑量率，一種稱為FLASH放射療法的技術(shù)，可以降低健康的組織毒性，從而提高治療率。

提供FLASH所需的超高劑量率的一種方法是使用質(zhì)子療法。當(dāng)質(zhì)子穿過組織時，它們將大部分能量沉積在其范圍的末端。通過確保在有限的體積內(nèi)提供最大劑量，質(zhì)子治療和FLASH的組合可以進(jìn)一步提高治療率。

在提供治療之前，治療計劃系統(tǒng)(TPS)中的嚴(yán)格計算過程有助于確定最佳計劃。該優(yōu)化過程還考慮了如何將總劑量分成多個治療部分-稱為超分割。

當(dāng)前，TPS優(yōu)化算法僅在不考慮劑量率的情況下優(yōu)化劑量。但是，給藥劑量率對FLASH放射療法的療效有重大影響。為了解決這個問題，埃默里大學(xué)Winship癌癥研究所和山東大學(xué)的郝浩及其同事開發(fā)了一種同時進(jìn)行劑量和劑量率優(yōu)化(SDDRO)的方法。

劑量率優(yōu)化

當(dāng)只考慮劑量優(yōu)化和使用SDDRO時，Gao及其團(tuán)隊研究了對計劃質(zhì)量的影響。他們將SDDRO產(chǎn)生的劑量和劑量率分布與三位肺癌患者的傳統(tǒng)強(qiáng)度調(diào)制質(zhì)子治療(IMPT)計劃(僅具有劑量優(yōu)化)進(jìn)行了比較。他們考慮了用1、3、5、9和17束光進(jìn)行治療，處方劑量為2、6和10 Gy。

SDDRO方法將通常的劑量限制納入目標(biāo)體積和高危器官(OAR)。與劑量約束類似，在目標(biāo)區(qū)域(ROI)中強(qiáng)制執(zhí)行其他劑量率約束。ROI被選擇為圍繞臨床目標(biāo)體積(CTV)的環(huán)狀擴(kuò)展。劑量率約束確保了大部分ROI都收到了所需的FLASH劑量率(40 Gy / s或更高)。

提高劑量率覆蓋率

與IMPT計劃產(chǎn)生的劑量和劑量率分布相比，SDDRO顯示出FLASH劑量率覆蓋率的顯著改善。在所有情況下，所有SDDRO計劃均滿足劑量率約束條件，其中98%的ROI應(yīng)獲得所需的劑量率。在優(yōu)化過程中考慮多個治療束時，總體計劃質(zhì)量在劑量和劑量率分布方面均得到改善。

計劃使用9束和10 Gy分?jǐn)?shù)的治療時，可以獲得最佳的FLASH劑量率覆蓋率。這表明，可以通過增加每部分的劑量來進(jìn)一步提高SSDRO的計劃質(zhì)量，這種方法稱為超分割。

研究人員還表明，在有和沒有優(yōu)化劑量率的情況下產(chǎn)生的劑量分布具有可比的CTV覆蓋率。Gao認(rèn)為：“為了節(jié)省正常組織，同時保留劑量分布，與IMPT相比，SDDRO可以大大提高FLASH的劑量率覆蓋范圍”。

SDDRO的未來實施

所提出的SDDRO方法處理劑量率約束的能力是顯而易見的。對于該方法的未來實施，Gao建議“應(yīng)以與劑量-體積約束相似的方式規(guī)定劑量率-體積約束”。

盡管作者承認(rèn)SDDRO方法的實施需要進(jìn)一步的發(fā)展，但他們相信這種方法將來可能會成為FLASH治療計劃的常規(guī)方法。“與劑量-體積約束不同，已經(jīng)建立了與臨床終點相對應(yīng)的各種定量指標(biāo)，而劑量率-體積約束卻是新的，因此需要建立定量指標(biāo)。”

研究人員在《醫(yī)學(xué)物理學(xué)》中報告了他們的發(fā)現(xiàn)。