LiF:Mg,Ti探測(cè)器助力質(zhì)子FLASH放療精準(zhǔn)劑量測(cè)量
文章來(lái)源：https://doi.org/10.1088/1361-6560/acb634導(dǎo)語(yǔ)
在FLASH放射治療（超高劑量率放療）領(lǐng)域，質(zhì)子束的劑量測(cè)量一直是技術(shù)難點(diǎn)。近期，瑞士保羅謝勒研究所團(tuán)隊(duì)在《Physics in Medicine & Biology》發(fā)表重要成果，驗(yàn)證了LiF:Mg,Ti熱釋光探測(cè)器（TLD）在超高劑量率質(zhì)子束中的可靠性，并創(chuàng)新性提出窄束流測(cè)量方案。研究中，lexsyg Smart為實(shí)驗(yàn)提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。
研究亮點(diǎn)速覽
1?. 劑量率無(wú)依賴性
在1-4500 Gy/s的超寬劑量率范圍內(nèi)，LiF:Mg,Ti探測(cè)器響應(yīng)偏差<3%，證明其適用于質(zhì)子FLASH放療的劑量監(jiān)測(cè)。
2?. 窄束流精準(zhǔn)測(cè)量
通過(guò)5×5微型TLD矩陣（1mm³/單元）結(jié)合光束重建算法，成功解析σ<2mm的窄質(zhì)子束輪廓，與EBT3膠片測(cè)量結(jié)果誤差<4%。
3?. 儀器關(guān)鍵角色
·lexsyg Smart系統(tǒng)完成TLD退火、β源校準(zhǔn)及信號(hào)讀取
·雙光學(xué)濾片組合（410nm/365nm）實(shí)現(xiàn)寬劑量范圍（mGy~Gy級(jí)）精準(zhǔn)測(cè)量
技術(shù)突破：如何攻克窄束測(cè)量難題？
挑戰(zhàn)：4500 Gy/s超高劑量率下，質(zhì)子束橫向展寬僅1.4-1.9mm（高斯σ值），傳統(tǒng)探測(cè)器面臨體積平均效應(yīng)干擾。
創(chuàng)新方案：
·TLD矩陣布局：25個(gè)微型探測(cè)器組成5×5陣列
·光束重建算法：通過(guò)擬合二維高斯模型，精準(zhǔn)反推束流中心劑量與展寬參數(shù)
·信號(hào)校正技術(shù)：針對(duì)體積平均效應(yīng)引入動(dòng)態(tài)修正因子（圖1）
圖1對(duì)(a) microDiamond和(b) TLD-100TM中平均效應(yīng)的評(píng)估?？紤]到射到檢測(cè)器中心或檢測(cè)器邊緣的光束，并基于用EBT3薄膜測(cè)量的光束σ，計(jì)算可測(cè)量的信號(hào)(點(diǎn))。r表示微鉆石的半徑(1.1毫米)。由于光束不對(duì)稱，對(duì)于(x0，y0) = (0，R)和(R，0)計(jì)算微鉆石的可測(cè)量信號(hào)。
核心結(jié)論可視化
TLD劑量率響應(yīng)一致性
數(shù)據(jù)點(diǎn)均勻分布在±5%區(qū)間內(nèi)，驗(yàn)證LiF:Mg,Ti在超高劑量率下的穩(wěn)定性。
圖2：TLD-100TM微型立方體的響應(yīng)與劑量率的函數(shù)關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)化為平均值。藍(lán)色帶表示平均值周圍的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差。符號(hào)的順序遵循輻照時(shí)段編號(hào)。多探測(cè)器對(duì)比驗(yàn)證
TLD與金剛石探測(cè)器、EBT3膠片的劑量測(cè)量差異<2%，確立其作為基準(zhǔn)探測(cè)器的可靠性。
圖3.TLD響應(yīng)與參考探測(cè)器(microDiamond和EBT3薄膜)的響應(yīng)相比，是劑量率的函數(shù)。數(shù)據(jù)被歸一化為TLD-100TM平均響應(yīng)。黃色虛線表示微鉆石的平均響應(yīng)，紅色虛線表示EBT3膠片的平均響應(yīng)。符號(hào)的順序遵循輻照時(shí)段編號(hào)。輻照期間與一個(gè)劑量率相關(guān)的數(shù)據(jù)被偏移(10%)，以區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和不確定性。臨床價(jià)值與展望
本研究為質(zhì)子FLASH放療提供了兩大關(guān)鍵支持：
劑量監(jiān)測(cè)：解決超高劑量率下的實(shí)時(shí)劑量驗(yàn)證難題
束流質(zhì)檢：微型TLD矩陣可集成于治療頭，實(shí)現(xiàn)亞毫米級(jí)束流在線監(jiān)測(cè)
Lexsyg系統(tǒng)的高靈敏度讀?。≒MT+定制濾光片組合）與自動(dòng)化退火流程，是保證實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性的核心技術(shù)支撐