临床直线加速器快速可逆改造实现电子FLASH放疗的技术突破与剂量学验证

为解决临床直线加速器(LINAC)难以兼顾常规治疗与超高剂量率(>40 Gy/s)FLASH放疗的问题，研究人员通过最小化可逆改造方案，成功将Elekta Synergy LINAC转换为10 MeV电子FLASH模式。该技术仅需30分钟即可完成转换，在SSD=56 cm处实现1.69±0.02 Gy/脉冲(676±8 Gy/s)的高重复性输出，深度剂量曲线显示R80达39.8 mm，为FLASH临床转化提供了简易技术路径。

　　

研究背景
传统放射治疗面临正常组织毒性的瓶颈，而FLASH放疗以其超高剂量率(UHDR>40 Gy/s)特性展现出革命性潜力。然而现有临床直线加速器(LINAC)大多无法同时满足常规治疗与FLASH模式需求，改造方案往往涉及不可逆的硬件改动。这种技术壁垒严重制约了FLASH的临床转化进程，亟需开发既能保留设备原有功能又可快速切换的解决方案。

研究方法与技术路线
瑞典研究团队对Elekta Synergy LINAC进行最小化改造：1) 开发脉冲控制系统（含闪烁探测器+晶体管电路），通过PRF联锁实现400 Hz超高脉冲重复频率；2) 软件端创建独立"FLASH"能量校准模式，硬件端移除次级过滤盖板并断开电离室信号；3) 采用四重剂量检测体系（电离室AM、金刚石探测器FD、放射胶片RF、闪烁探测器SD）进行交叉验证；4) 通过磁控管调谐（Tuner Ctrl）和电子枪电流（Gun Stby I）优化实现剂量率最大化。

研究结果

剂量输出特性
经75秒磁控管预热+45秒电子枪预热后，系统在SSD=56 cm处实现DPP_SSD=56cm=1.69±0.02 Gy（676±8 Gy/s），ISO处DPP_SSD=100cm=0.53±0.01 Gy（213±4 Gy/s）。10次5脉冲照射的重复性误差<0.8%，且DPP与脉冲数无关（图4a）。

束流特性
相比常规10 MeV电子束，FLASH束显示：1) 更大穿透深度（R₈₀=39.8 mm vs 34.6 mm）；2) SSD=56 cm时平坦度劣化（12.7% vs 5.5%），但SSD=100 cm时恢复至6.2%；3) 小孔径照射时d_max向表面偏移（2 cm孔径时仅15.5 mm）（图5）。

讨论与意义
该研究首创"全可逆"LINAC改造范式，通过脉冲控制单元创新和硬件最小干预策略，解决了FLASH设备获取难的技术痛点。剂量学验证表明，四类探测器在超高剂量率下一致性良好（差异<3%），其中金刚石探测器(FD)因无剂量率依赖性最适合质控。值得注意的是，移除散射过滤虽提升剂量率，但导致束流特性改变，提示临床应用需配套个性化剂量算法。该技术已通过欧盟辐射安全标准认证，为全球400余台Elekta LINAC的FLASH改造提供模板，显著加速了从实验室研究向临床转化的进程。