FLASH放射理疗何以何为

超高剂量率放射法是治疗癌症肿瘤的新方法高剂量放射性理疗与肿瘤周围健康组织外伤相关联,而FLASH放射法显示健康组织有保留效果而无损反脉冲动作Kristoffer Petersson博士牛津辐射肿瘤学学院牛津大学合作者Joseph DWilson,EsterM哈蒙德和杰夫希金斯,审查FLASH放射性治疗可用数据及其临床潜力处理癌症学

英国1960年以后出生的二分之一估计一生中诊断出某种形式的癌症放射性治疗(非侵入辐射处理损耗肿瘤细胞)构成30-50%病例处理的一部分可惜放射治疗还损害肿瘤周围的健康组织成功治疗取决于提供足够高辐射量摧毁肿瘤细胞而不对周围组织造成严重创伤FLASH放射性治疗(FLASH-RT)是一种新技术,涉及以超高剂量率处理肿瘤,实际减少肿瘤周围正常组织所受的创伤,同时等值传统剂量率放射性治疗(CONV-RT)的抗波效果鲜为人知FLASH效果背后机制

Kristoffer Petersson及其牛津辐射肿瘤学学院同事力求更好地了解这些机制,希望使我们更接近于成功应用FLASH技术

组织毒性
1960年代首次发现,接触超高剂量放射性治疗率的非神经细胞比接触传统剂量率的细胞更有可能可行。最近小鼠研究证实了这一点,其中一个研究显示小鼠胸口受FLASH-RT处理的肺损伤比CONV-RT处理的小得多。另一项研究显示,小鼠以常规剂量率接触全脑辐照比超高剂量率处理小鼠的识别测试表现差得多。辐射诱发皮肤反应可包括红化和分解,并显示与CONV-RT相比,用FLASH-RT处理的鼠数量大为减少FLASH-RT在一项研究中也比较优异性能比较微粒对不同剂量放射性治疗率的皮肤反应另一项研究用FLASH-RT猫治疗鼻癌显示肿瘤完全恢复,周围组织受最小外伤

FLASH效果研究有价值确定如何在临床假想中使用它治疗癌症病人

反语义响应
多项研究表明,FLASH-RT除减少组织毒性外,还产生与CONV-RT相同的肿瘤响应类似研究之一比较小鼠乳癌和头部和颈部移植物,这些移植物接触FLASH-RT或CONV-RT两种方法之间无差别处理成功在另一项研究中,小鼠用癌症细胞注入肺部,然后经过辐照并用CT扫描测量肿瘤大小用FLASH-RT处理的小鼠肿瘤小于用CONV-RT处理的小鼠肿瘤因此,有证据表明FLASH-RT甚至可能对CONV-RT产生超强反语调响应

影响因子
多重因素可能影响FLASH效果,包括剂量率、总剂量率、脉冲速率、分解和辐射模式FLASH效果所需剂量率也可能因受影响的组织和交付法而异。多项研究在所用辐射总剂量上或临床假设中无法实现的剂量上各不相同,这使结果复杂化。辐射源也是一个因子,因为FLASH效果大都通过使用电子线性加速器观察最近,在使用质子辐射和X射线辐射后还看到FLASH效应高频脉冲辐射可诱发FLASH效应,即适当的单脉冲分量效果需要进一步研究确认导出FLASH效果关键参数,因为有这么多变量在玩

氧耗竭
FLASH发生效果的原因尚未完全理解,但已被假设缺氧组织(缺氧组织)比高氧组织更容易抗辐射(并因此更容易受损)。FLASH-RT和CONV-RT之间的组织毒性差别可能是由于超高剂量率缺氧和随后转入辐照组织

光素修改
FLASH效果的另一个建议理论是修改免疫响应-因为它需要较短处理时间,少淋巴细胞(免疫系统所涉及的白细胞)受辐射影响一项研究报告小鼠免疫系统激活比CONV-RT少应当指出,不清楚FLASH-RT后是否有免疫响应促成FLASH效果或由它引起的脱氧核糖核酸损耗和炎症等其他生物响应也可能有所帮助,需要更多研究以澄清问题

临床应用
归根结底,FLASH效果研究对确定如何在临床假想中使用它治疗癌症病人有价值诊所可使用高剂量处理抗辐射肿瘤总剂量增加,目前这些肿瘤与更坏的病人结果相关联,因为高剂量可使用而不产生CONV-RT组织毒性也可以在放射性治疗提供良好的肿瘤控制但与组织毒性相关的情况下使用,因为同一剂量可施用,但毒性小于CONV-RTFLASH-RT实践的临床可行性因各种研究前后不一、缺乏清晰度和局限性而复杂化部分系统没有受CONV-RT辐照控制组比较

一位人类病人接受了FLASH-RT曾接受CONV-RT治疗,引起对癌症损伤周围皮肤的强烈反应并花了数月时间愈合一种损伤成功用FLASH-RT处理,而全区只有温和红度和炎症处理虽然结果大有希望,但这项研究只涉及一名病人,因此允许有限比较两种放射法

电线加速器一直是大多数研究中显示FLASH效果的辐射源剖面线性加速器可修改以电子交付FLASH-RT限深度组织可处理,限用数厘米电子波束处理解决办法是使用高能电子束,这可以提高深度渗透率使用电磁波,波束理论上可聚焦肿瘤量,产生单波束对目标兼容性,可与现代X射线技术相仿单束投送可能证明对产生FLASH效果至关重要光束目前只限研究加速器使用,这些加速器或大或关连脉冲低率、小波束大小和稳定性问题

FLASH效果比CONV-RT高端组织保护

最近的一项研究表明X光管有可能用于FLASH-RT研究中体积小、相对廉价并可供临床实践使用深度渗透受限组织几毫米,光束小同步色子是一种粒子加速器类型,它是一种潜在源,波束能与X射线管相似,并有可能使用空间分片超高剂量微波辐射理疗MRT和FLASH效果组合显示小动物模型比常规X射线或CONV-RT剂量率在一系列癌症中实现优异临床效果同步器有限可用性,原因是大而贵

PHASER(多向高能敏捷电子辐射处理)是诊所使用FLASH-RT的另一个概念这部分技术包含图像引导FLASH-RT临床深肿瘤处理需要图像引导技术,而不管使用何种送送模式PHASER概念仍在开发中并依赖技术的进一步发展FLASH-RT可用临床处理深层肿瘤法使用质子波束,尽管代价高大。剖面质子波束深度渗透良好,并可用单波束或几波束产生精确剂量分布未来FLASH-RT临床试验中可能使用这些工具

FLASH效果比CONV-RT高端组织保护研究遍历各种物种,现在记录出单例人类案例作用机制可能耗损氧气,但尚不完全理解,因此需要进一步研究实现FLASH效果所需剂量使其不适合多例临床案例此外,能够生成合适的波束处理表层肿瘤和深肿瘤的辐射源的可用性是临床试验中受限的一个因素。深入研究若能加深理解FLASH效果生物机制,则有可能低剂量实现,提高临床可行性