新型FLASHKNiFE?电子超高速剂量率（UHDR）系统的调试与性能评估：为FLASH放射治疗奠定基础

为解决超高速剂量率（UHDR）放射治疗（RT）设备标准化不足的问题，研究人员对FLASHKNiFE?系统的6/10 MeV电子束进行调试与性能评估，验证其输出稳定性（<5%）、剂量线性（<2%）及超高剂量率（>275 Gy/s），为FLASH效应（FLASH effect）的临床转化提供可靠设备支持。

　　

放射治疗领域近年来涌现出一项颠覆性技术——超高速剂量率（Ultra-High Dose Rate, UHDR）照射，其能在毫秒至微秒级时间内释放超高剂量（>40 Gy/s），被称为“FLASH效应”。这一现象可显著减少正常组织毒性，同时保持肿瘤杀伤效果，但临床转化面临两大瓶颈：一是缺乏标准化UHDR设备，二是现有剂量监测技术难以匹配极端剂量率。

针对这些问题，法国古斯塔夫·鲁西医院（Gustave Roussy）联合THERYQ公司团队，在《Physica Medica》发表了FLASHKNiFE?移动式直线加速器的首篇性能验证研究。该系统通过6轴机器人精准定位，可产生6/10 MeV电子束，脉冲重复频率（PRF）10-250 Hz，脉冲宽度（PW）0.5-4 μs，配备双电流互感器（ACCT）实时监测。研究采用FlashDiamond（fD）探测器和EBT3胶片双重校准，验证了设备在长期稳定性（能量波动<2.5%）、剂量分布一致性（PDD差异<1 mm）及超高剂量率（最高675 Gy/s）方面的卓越性能，为全球首个商用低能电子UHDR系统提供了标准化范本。

关键技术方法
研究团队基于AAPM和IEC标准，结合新型UHDR指南设计测试方案：1）使用fD探测器和EBT3胶片在RW3等效水中测量百分深度剂量（PDD）和横向剖面；2）通过ACCT信号后处理（低通滤波+基线校正）建立剂量-电荷线性模型；3）评估脉冲参数（PW/PRF）对输出剂量、能量稳定性和场均匀性的影响；4）长期监测（35天）验证设备稳定性。

研究结果

1. 输出与能量稳定性
   长期输出波动<5%（10 MeV）和<3%（6 MeV），R₅₀
   深度稳定性达±1 mm，满足FLASH生物学研究需求。

2. 剂量分布特性
   PDD曲线在PRF 10-250 Hz间无显著差异，但PW>3 μs时因束流负载效应导致穿透深度变化（6 MeV增加5%，10 MeV降低7.3%）。10 cm准直器下90%等剂量线尺寸与几何野偏差<1 cm，满足IEC标准。

3. 剂量线性与监测系统
   ACCT电荷-剂量线性度偏差<2%（PW≤3 μs），但4 μs时斜率偏移6%，提示需分PW段校准。单脉冲照射误差达6.1%，建议最小3脉冲以保证精度。

4. 超高剂量率实现
   10 MeV束在PW=4 μs、PRF=250 Hz时达675 Gy/s，单脉冲剂量2.7 Gy，满足FLASH效应触发阈值（>1 Gy/脉冲，<100 ms照射）。

结论与意义
该研究首次系统验证了FLASHKNiFE?作为临床前研究工具的可靠性，其模块化设计（如可调PW/PRF）为探索FLASH效应的剂量率-生物学关系提供了理想平台。ACCT监测系统的精准后处理方法为UHDR实时控制树立了新标准，而发现的PW依赖性（如4 μs能量偏移）警示需定制化校准策略。尽管当前设备尚需升级反馈控制系统，但其性能已支持CHUV等机构开展皮肤肿瘤FLASH临床试验（如IMPULSE项目），推动肿瘤放射治疗进入“秒杀时代”。