闪光放射疗法：什么，如何以及为什么？

超高剂量率放射治疗是治疗恶性肿瘤的一种新方法。高剂量的放射治疗与肿瘤周围健康组织的创伤有关，而FLASH放射治疗在不损害抗肿瘤作用的情况下显示了健康组织的保留效果。牛津大学牛津放射肿瘤学研究所的Kristoffer Petersson博士与合作者Joseph D. Wilson, Ester M. Hammond和Geoff S. Higgins一起回顾了FLASH放射治疗的现有数据及其在癌症治疗中的临床潜力。

在1960年之后出生的英国的每两个人中，估计在终生期间诊断出某种形式的癌症。放射疗法（损害肿瘤细胞的非侵入性辐射处理）在30-50％的这些病例中形成了部分治疗。不幸的是，放射疗法也损害了肿瘤周围的健康组织。治疗成功依赖于递送足够高剂量的辐射以破坏肿瘤细胞，而不会导致周围组织的严重创伤。闪光放射疗法（闪蒸-TT）是一种新的技术，涉及以超高剂量率治疗肿瘤，实际降低肿瘤周围的正常组织，同时常规剂量率放射治疗的抗肿瘤作用（CONV-RT））。然而，关于闪光效果背后的机制很少。

Kristoffer Petersson及其同事在牛津辐射肿瘤学院，旨在更好地了解这些机制，希望我们更接近我们在放射治疗诊所的闪存技术的成功实施。

组织毒性
20世纪60年代，人们首次注意到，接触超高剂量放射治疗率的非癌症细胞比接触常规剂量率的非癌症细胞更有可能存活。这一观点最近得到了小鼠研究的支持，其中一项研究表明，与使用convert - rt治疗的小鼠相比，使用FLASH-RT治疗的小鼠的肺部损伤要小得多。在另一项研究中，与接受超高剂量辐射的小鼠相比，接受常规剂量全脑辐射的小鼠在识别测试中的表现要差得多。辐射引起的皮肤反应包括变红和分解，在啮齿类动物中使用FLASH-RT治疗比使用convert - rt治疗明显减少。在一项比较小猪对不同剂量放疗的皮肤反应的研究中，FLASH-RT也进行了有利的比较。另一项使用FLASH-RT治疗猫鼻癌的研究显示，肿瘤完全缓解，对周围组织的创伤很小。

研究闪光效果是值，以确定如何在临床情景中用于治疗癌症患者的临床情景。

抗肿瘤反应
许多研究表明，除了减少组织毒性外，FLASH-RT还产生与convr - rt相同的肿瘤反应。一项这样的研究比较了乳腺癌和头颈部癌移植小鼠，这些移植小鼠暴露于FLASH-RT或convert - rt中;两种方法的治疗成功率没有差异。在另一项研究中，将癌细胞接种到小鼠的肺部，然后对其进行辐射和ct扫描，以测量肿瘤的大小。用FLASH-RT治疗的小鼠肿瘤比用convr治疗的小鼠小。因此，有证据表明，FLASH-RT甚至可能对convr - rt产生优越的抗肿瘤反应。

影响因素
影响闪光效应的因素有很多，包括剂量率、总剂量、脉冲率、辐射分馏和辐射方式。闪光效应所需的剂量率也可能因受影响的组织和输送方法而异。许多研究使用的总辐射剂量不同，或使用在临床情况下无法达到的剂量，这使研究结果复杂化。辐射的来源也是一个因素，因为闪光效应主要是在使用电子线性加速器后观察到的。最近，在使用质子和x射线辐射之后，也看到了闪光效应。以高频率脉冲辐射可以在合适的剂量/脉冲下产生闪光效应。由于有很多变量在起作用，需要进一步研究确定诱导FLASH效应的关键参数。

氧消耗
闪电效应发生的确切原因尚不完全清楚，但已经有了假设。低氧组织(缺氧的组织)比氧气充足的组织更抗辐射(因此更不容易受损)。因此，认为FLASH-RT和convert - rt之间的组织毒性差异可能是由于超高剂量率下的低氧水平和随后转移到辐照组织的抗辐射能力。

免疫修饰
另一个提出的闪光效果理论是一种改性的免疫应答 - 因为它涉及更短的治疗时间，较少的淋巴细胞（参与免疫系统的白细胞）受辐射的影响。一项研究报告闪存-TT与CONV-RT相比，小鼠的免疫系统活化较少。应该注意的是，如果闪光-TT的任何免疫应答是不明确的，则呈现出闪光效果或由其引起的任何免疫应答。其他生物反应，例如DNA损伤和炎症也可能是有贡献的，并且需要更多的研究来澄清。

临床应用
最终，研究闪光效果是值的，以确定如何在临床情景中用于治疗癌症患者。它可以在诊所中使用，以允许在治疗抗辐射的肿瘤治疗时增加，该肿瘤目前与较差的患者结果相关，因为可以使用更高的剂量而没有CANC-RT的相关组织毒性。它也可以用于放射治疗提供良好肿瘤控制但与组织毒性相关的情况下，因为可以给予同一剂量但毒性小于CONV-RT的毒性较小。在实践中的临床活力在实践中的不一致性复杂，在各种研究中缺乏清晰度和局限性。有些人也没有用CONV-RT照射的对照组进行比较。

一名人类患者接受了FLASH-RT治疗。他患有一种侵袭性淋巴瘤，此前曾接受过convrt治疗，这种治疗会对癌变病灶周围的皮肤产生严重反应，需要几个月的时间才能痊愈。其中一处病灶用FLASH-RT成功治疗，治疗区域周围只有轻微的红肿和炎症。虽然这是一个很有希望的结果，但这项研究只涉及了一位患者，因此允许在两种放疗方法之间进行有限的比较。

在大多数证明闪光效应的研究中，电子线性加速器是辐射的来源。临床线性加速器可以通过改进来传递带有电子的FLASH-RT，这将使其转化为临床试验。这方面的限制是可以被处理的组织的深度，这些电子束限制在几厘米以内。一个解决方案是使用更高能量的电子束，这可以提高穿透深度。使用电磁铁，光束在理论上可以聚焦到肿瘤的体积，从而使单束照射的剂量与目标相符，与现代x射线技术相媲美。像这样的单束发射对于产生闪光效应可能是必不可少的;然而，这些光束目前只用于研究那些要么非常大的尺寸，要么与低脉冲率、小光束尺寸和稳定性问题相关的加速器。

与convert - rt相比，FLASH效应提供了更好的组织保护，而不影响肿瘤治疗。

最近的一项研究表明，x射线管有可能用于FLASH-RT研究。它们体积小，相对便宜，在临床实践中可用。它们的穿透深度也受到限制，只有几毫米的组织，而且只有很小的波束大小。同步加速器是粒子加速器的一种，是另一种潜在的源，具有与x射线管相似的束流能量，并有可能使用空间分步超高剂量率微束辐射治疗(MRT)。在小动物模型中，MRT和FLASH效果的结合已被证明在一系列癌症中取得了优于传统x射线或convr - rt剂量率的临床效果。同步加速器由于体积庞大且价格昂贵，可用性有限。

PHASER (Pluridirectional高能敏捷扫描电子放疗)是临床应用FLASH-RT的另一个概念。这部分是一种涉及图像引导的技术。图像引导技术对于临床FLASH-RT治疗深部肿瘤是必要的，无论使用何种交付方式。PHASER概念仍在开发中，依赖于进一步的技术进步。临床可用的FLASH-RT治疗深部肿瘤的方法是使用质子束，尽管它们既昂贵又可观。临床质子束深度穿透良好，单束或少束均能产生准确的剂量分布。这些很可能在未来的FLASH-RT临床试验中使用。

与convert - rt相比，FLASH效应提供了更好的组织保护，而不影响肿瘤治疗。已经对不同物种进行了研究，现在只记录了一例人类病例。虽然其作用机制可能与缺氧有关，但尚不完全清楚，因此需要进一步研究。达到闪光效果所需的剂量使其不适用于许多临床病例。此外，在临床试验中，能够产生适当光束治疗浅层和深部肿瘤的辐射源的可用性是一个限制因素。如果进一步的研究对FLASH效应的生物学机制有了更多的了解，就有可能以更低的剂量实现它，提高其临床可行性。