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CERN加速器技术将为FLASH放射治疗设施提供支持

CERN 加速器技术 放射治疗
发布:2020-09-18 14:14:37    

高加速梯度测试区域中的原型CLIC加速结构和组件。该设备的特殊改装版本将是未来临床FLASH设施的高性能加速器的核心


CERN为高能物理开发的技术如何将最先进的放射疗法带到洛桑湖畔的一家医院?

问题涉及的技术包括最初为CERN的紧凑型线性对撞机(CLIC)设计的高性能电子加速器组件和仿真工具。现在,欧洲核子研究组织(CERN)与洛桑大学医院(CHUV)之间的合作计划使用它们来创建临床上用于FLASH放射治疗的系统。

FLASH放射疗法涉及以40 Gy / s或更高的超高剂量率提供治疗性放射,大大降低了正常组织的毒性,同时保持了抗肿瘤活性。特别值得注意的是,FLASH应该可以使剂量增加,从而有可能为对治疗有抵抗力的癌症提供新的选择。CHUV放射肿瘤学负责人Jean Bourhis说:“到目前为止,在所有实验中,我们都观察到正常组织无法使用这种类型的辐射。” “这确实是可重复的效果。肿瘤也没有保留。”

Bourhis率先开发了FLASH放射疗法,带领CHUV团队在2018年对一名人类患者进行了首次FLASH治疗。该患者患有浅表皮肤癌,并接受了约10 MeV的低能电子治疗。接下来,他想将实验环境中令人印象深刻的观察结果转化为临床试验。然而,要在患者体内深达20 cm的深度治疗较大的肿瘤,将需要更高能量的电子束。

“ CERN的FLASH系统必须具有高的加速梯度,才能获得进入较深的肿瘤所需的光束能量,能量范围为100 MeV,” CERN的高级研究员Walter Wuensch解释说。他指出,这种在很短距离内加速光束的能力是为CLIC设计的技术之一。高能物理研究的另一个关键方面是在受控且极其稳定的光束中提供大电流,这是对FLASH的另一个重要要求。

Walter Wuensch

Wuensch说:“多年来,CERN一直在研究可能的高能物理设施的加速器技术。” “我们已经开发了原型,并展示了它们的可行性和性能。因此,我们非常兴奋地发现了CHUV的需求。经过一些初步讨论,很明显,我们为CLIC开发的产品似乎与FLASH设备所需的产品几乎完美匹配。”

Bourhis补充说:“我们真正的临床需求与CERN的技术答案相融合。” “这真的很强大。”

CERN与CHUV的合作关系现已完成其研究的第一阶段:从最初的想法转变为为拟议的FLASH设施创建概念设计。下一步将是更详细地开发此基线设计,以优化用于患者治疗的系统。该小组还希望与放射治疗领域的行业合作伙伴合作。同时,在准备机器时,CHUV将开始准备所需的团队和基础设施,并向监管机构提交申请,以便使治疗尽快到达患者手中。

Bourhis预测,FLASH设施应在两到三年内投入使用,届时该团队计划在临床试验中进行概念验证。他指出,经过这些试验,该系统可以转移到其他医院。

FLASH放射疗法:从临床前承诺到首次人类治疗

该系统将是传统放射治疗机的2–2.5倍,但仍应足够紧凑以适合现有的医院基础设施。第一个原型系统(安装在CHUV中)的成本估计约为2500万欧元;但是如果制造业规模扩大,这个价格应该会下降。然而,与标准放射疗法的20或30次相比,FLASH治疗仅要求患者接受2或3次放射。因此,Wuensch建议,最终的每次治疗费用绝对可以与传统放疗相比具有竞争力。

Wuensch总结道:“我们非常感谢有机会进行如此出色的匹配,而且双方都是新的。” “这是一个能够在医疗领域工作的绝好机会。”

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