质子治疗临床前研究专用平台在美研发成功

　　一个可以用于质子治疗小型动物模型临床前研究的精准图像引导质子治疗照射器在美国研发成功。该平台拥有一个能够产生质子束的加速器和一个商用CT引导X线照射器。

　　华盛顿大学的Eric Ford和他的同事受当前缺乏质子治疗放射生物学效应临床前数据的现状的启发，研发了这一平台。目前业内获得的相关数据大部分来源于针对细胞的研究，并且有许多问题的答案还是未知数。为了能够进一步提高质子治疗的临床疗效，科研人员需要了解诸如线性能量传递(linear energy transfer，LET)对相对生物学效应的影响以及质子放射线的基因和免疫学效益是否与X线不同等问题。

　　“精准临床前X线照射器对我们了解放射线及其在癌症治疗中的分子生物学效应来说非常重要。”Eric Ford表示，“我们期待精准质子照射器能够起到同样的作用。”

A：质子束管(右侧)和SARRP小型动物图像引导X线照射器(左侧)；

B：通过铜制准直器水平发射出质子束，X线为垂直发射；

C：质子束准直器

　　Ford和他的同事使用现有的用于快中子治疗的加速器产生的质子束研发了这个平台。研发人员拆除了用于产生中子的铍靶，加装了能够将束流剂量率降低到放射生物学试验所需要的水平的石墨散射装置，并且对聚焦磁铁进行了调整。

　　调整过的质子束的能量浮动范围为±0.5MeV，最大能量50.0MeV。4个准直器均由厚6mm的铜块制成，被制作成直径2mm的圆形和10mm×10mm的方形。使用专门定制的设备，束流完全符合小动物试验照射器的要求。

　　使用能够获得原始Bragg峰的平行板电离室进行30MeV的50MeV质子束的深度剂量计算。Bragg峰出现在7.9mm和21mm处的束流适合用于小型动物照射试验。曲线与束流Monte Carlo模拟结果非常吻合。

　　研究人员还使用模拟技术计算出了束流的剂量权重LET。对于50MeV的束流，水箱内的剂量计算结果有很大差异，水箱表面的参数为1.0keV/μeV，而Bragg峰处的参数为16KeV/μeV，在波峰远端10%最大剂量处，参数为27keV/μeV。这一平台可以用于研究高LET值(20keV/μeV以上)的质子束的放射生物学效应，并且Ford认为这是一个非常重要的研究领域。

　　使用辐射变色膜测量技术可以明确束流在不同深度的最小束流发散角度。使用辐射变色膜，根据X线照射器的等中心点位置对质子束做出的调整只需要0.24mm。研究人员还给出了能够使用Monte Carlo模拟在CT影像上进行剂量分布计算的证据。

　　总体来说，研究表明当前使用的回旋加速器可以用于质子放射治疗生物学效应的研究，据他们所知，这是目前第一台这一类型的平台，联合X线照射器的使用，使用该平台能够很好地比较X线和质子束的生物学效应。

　　新的平台可以用于华盛顿大学及其他许多科研机构的研究。未来还会有更多(包括医用回旋加速器和临床用机架)的设备，可以用于临床前研究。当然这也要面临许多挑战，比如大多数医用加速器的能量都不到20MeV，限制了Bragg峰的深度等。(上海质子重离子医院网： 编辑报道)