超高劑量率（FLASH）放療是一種新型放療技術，相較于傳統劑量率放療技術，能夠在獲得同等對腫瘤細胞殺傷效果的同時，減少對正常組織對損傷。這一獨特的生物學效應有望為提高病人生存率，減輕正常組織放療并發症提供一種有效解決方案。目前除了細胞和動物實驗之外，相應的臨床研究也已經開展，用于驗證FLASH放療的安全性和技術可行性。

對于放療所用射線，質子因其存在布拉格峰效應，相較于光子和電子線具有更好的劑量适形性，成為了 FLASH 放療的理想選擇。因此有關應用質子進行FLASH放療的相關研究近年來成為了熱點。劑量率的引入對FLASH放療計劃帶來了額外的挑戰，如何在保證腫瘤劑量覆蓋的同時，盡可能提高對危及器官的保護效應。特别是質子放療設備造價高昂，在現有設備的機器參數，如束流流強，磁鐵掃描速率等限制下，優化出可行的放療計劃。

beat365官方网站重離子物理研究所顔學慶教授課題組與紐約質子中心康明磊教授合作，提出了一種針對質子FLASH放療的劑量和劑量率優化方案。論文于2024年6月13日以“一種新穎的劑量率優化方法，可最大限度地提高危及關鍵器官的超高劑量率覆蓋率，同時不影響質子筆形束掃描 FLASH 放射治療中的劑量測定指标”（A novel dose rate optimization method to maximize ultra-high dose rate coverage of critical organs-at-risk without compromising dosimetry metrics in proton pencil beam scanning FLASH radiotherapy）為題發表于《國際放射腫瘤學雜志• 生物學• 物理學》，該期刊業内稱為“紅皮雜志”，是國際腫瘤放療領域權威、影響力最大的雜志。

圖1：（a）測試病例二維劑量分布 （b）優化前二維劑量率分布 （c）優化後二維劑量率分布

現有的筆型束掃描FLASH放療研究工作中未考慮充分磁鐵掃描順序對FLASH劑量率的影響。課題組提出了一種通過對掃描路徑進行優化從而提升局部劑量率的劑量優化算法。借助這一方法，可以在現有加速器流強限制下，進一步提高危及器官的FLASH劑量率覆蓋體積從而更好的保護正常組織，為質子 FLASH 放療臨床計劃優化提供了理論基礎，也為未來激光加速器治療計劃提供重要借鑒和指導。

論文第一作者為課題組專業碩士研究生趙興益，康明磊和顔學慶為論文共同通訊作者。其他主要合作者還包括天津腫瘤醫院黃盛博士、紐約質子中心林海波博士、Choi博士、beat365朱昆正高工、紐約質子中心Simone博士等。相關研究工作得到國家重點研發計劃、核物理與核技術國家重點實驗室、國家自然科學基金創新研究群體項目、北京激光加速創新中心和廣東省新興激光等離子體技術研究院等平台支持。

相關文章鍊接：https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2024.06.002