超高剂量率（FLASH）放疗是一种新型放疗技术，相较于传统剂量率放疗技术，能够在获得同等对肿瘤细胞杀伤效果的同时，减少对正常组织对损伤。这一独特的生物学效应有望为提高病人生存率，减轻正常组织放疗并发症提供一种有效解决方案。目前除了细胞和动物实验之外，相应的临床研究也已经开展，用于验证FLASH放疗的安全性和技术可行性。

对于放疗所用射线，质子因其存在布拉格峰效应，相较于光子和电子线具有更好的剂量适形性，成为了 FLASH 放疗的理想选择。因此有关应用质子进行FLASH放疗的相关研究近年来成为了热点。剂量率的引入对FLASH放疗计划带来了额外的挑战，如何在保证肿瘤剂量覆盖的同时，尽可能提高对危及器官的保护效应。特别是质子放疗设备造价高昂，在现有设备的机器参数，如束流流强，磁铁扫描速率等限制下，优化出可行的放疗计划。

太阳成集团tyc234cc重离子物理研究所颜学庆教授课题组与纽约质子中心康明磊教授合作，提出了一种针对质子FLASH放疗的剂量和剂量率优化方案。论文于2024年6月13日以“一种新颖的剂量率优化方法，可最大限度地提高危及关键器官的超高剂量率覆盖率，同时不影响质子笔形束扫描 FLASH 放射治疗中的剂量测定指标”（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）为题发表于《国际放射肿瘤学杂志• 生物学• 物理学》，该期刊业内称为“红皮杂志”，是国际肿瘤放疗领域权威、影响力最大的杂志。

图1：（a）测试病例二维剂量分布 （b）优化前二维剂量率分布 （c）优化后二维剂量率分布

现有的笔型束扫描FLASH放疗研究工作中未考虑充分磁铁扫描顺序对FLASH剂量率的影响。课题组提出了一种通过对扫描路径进行优化从而提升局部剂量率的剂量优化算法。借助这一方法，可以在现有加速器流强限制下，进一步提高危及器官的FLASH剂量率覆盖体积从而更好的保护正常组织，为质子 FLASH 放疗临床计划优化提供了理论基础，也为未来激光加速器治疗计划提供重要借鉴和指导。

论文第一作者为课题组专业硕士研究生赵兴益，康明磊和颜学庆为论文共同通讯作者。其他主要合作者还包括天津肿瘤医院黄盛博士、纽约质子中心林海波博士、Choi博士、太阳成集团tyc234cc朱昆正高工、纽约质子中心Simone博士等。相关研究工作得到国家重点研发计划、核物理与核技术国家重点实验室、国家自然科学基金创新研究群体项目、北京激光加速创新中心和广东省新兴激光等离子体技术研究院等平台支持。

相关文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2024.06.002