Ultra-fast imaging for the safe delivery of electron FLASH radiation therapy
用于安全实施电子闪光放射治疗的超快速成像
基本信息
- 批准号:10708158
- 负责人:
- 金额:$ 100万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-09-16 至 2024-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AdjuvantAnimalsCalibrationCharacteristicsClinicalClinical TrialsCollaborationsCommercial gradeComplexComputer softwareDepositionDetectionDevicesDocumentationDoseDose LimitingDose RateElectron BeamElectronicsElectronsEngineeringEnsureEnvironmentEventGoalsGrantHumanImageIndustryInterruptionKansasLocationMeasuresMedicalMedical centerMedicineMethodsModificationMonitorNormal tissue morphologyOperative Surgical ProceduresOutputPatientsPerformancePersonsPhasePhysicsPhysiologic pulsePositioning AttributeProtonsRadiationRadiation MonitoringRadiation OncologyRadiation therapyResearchResolutionResourcesRiskRunningSafetyScanningSchoolsSeaSeriesSpeedStructureSynchrocyclotronSystemTestingTissuesToxic effectTranslationsTreatment outcomeUnited StatesUniversitiesValidationWorkcancer therapychemotherapycherenkov imagingclinical implementationclinical research siteclinical translationconventional therapycurative treatmentsdesigndetection methoddetection platformdosimetryefficacy clinical trialimage guidedimaging systemimprovedirradiationmaltreatmentmillisecondperformance testspreclinical studyproton beamprototyperisk minimizationrisk mitigationsensorspatiotemporaltooltranslation to humanstranslational potentialtreatment planningtumor
项目摘要
Abstract
Radiation therapy is a supplementary curative treatment used adjuvant with most surgery and chemotherapy,
being delivered to nearly 1 out of every 4 people in their lifetime. While image guidance and conformal planning
reduced the dose to healthy tissue, there is still a substantial risk of tissue damage that sets the upper limit of
dose deposited to the tumor. Recently the minimization of healthy tissue damage was demonstrated to occur
when ultra-high dose rates (UHDR) were used for irradiation, known as the FLASH effect. UHDR are defined as
a complex set of high average dose rates (>40 Gy/s), instantaneous dose rates (>106 Gy/s), total dose values
(>8Gy) and temporal pulse structures. FLASH promises a reduction in normal tissue toxicity by 20-50% and our
clinical site partner Dartmouth-Hitchcock, has been the first to demonstrate routine weekly delivery of FLASH on
a clinically used linac. This modification shows enormous translational potential to deliver electron FLASH
(eFLASH) in any radiotherapy center using existing systems. However, while most research in the field is focused
on elucidating the radiobiological mechanisms of FLASH, work towards mitigating the risks of FLASH is largely
untouched, yet will be pivotal for wider clinical implementation. New techniques for detection monitoring of
radiation need to be developed due to the millisecond timescales at which FLASH operates which make
traditional methods unsuitable. In this project, we have leveraged our camera platform, BeamSite®, the world’s
first video system for radiotherapy, now FDA cleared and in use clinically, to developed BeamSite-ULTRA,
specifically for imaging FLASH. In our Phase I grant, we successfully demonstrated the ability to image at the
high frame rates and transfer speeds necessary to capture a single beam pulse energy in phantoms and on
tissue. In this Phase II, we will advance BeamSite-ULTRA as a robust, manufacturable, and FDA clearable
commercial system. We will quantify both spatial and temporal pulse structures, demonstrate beam-on and
gating-off potential of the system, and establish the capabilities in both proton and electron FLASH clinical
settings. The work includes an extensive team of industry and academic medicine colleagues, using the eFLASH
resources at Dartmouth-Hitchcock Medical Center and the proton treatment facilities at the University of Kansas
Medical Center.
抽象的
放射治疗是一种辅助治疗方法,与大多数手术和化疗一起使用,
在图像引导和适形规划的同时,几乎每 4 个人中就有 1 人会被交付。
减少了对健康组织的剂量,但仍然存在很大的组织损伤风险,这设定了上限
最近,事实证明,将剂量沉积到肿瘤上可以最大限度地减少健康组织的损伤。
当超高剂量率 (UHDR) 进行照射时,称为 UHDR 效应。
一组复杂的高平均剂量率 (>40 Gy/s)、瞬时剂量率 (>106 Gy/s)、总剂量值
(>8Gy) 和时间脉冲结构有望将正常组织毒性降低 20-50%,我们的
临床现场合作伙伴达特茅斯希区柯克 (Dartmouth-Hitchcock) 是第一个在
临床使用的直线加速器显示出传递电子FLASH的巨大转化潜力。
(eFLASH) 在任何使用现有系统的放射治疗中心中使用。然而,尽管该领域的大多数研究都是集中的。
在阐明 FLASH 的放射生物学机制方面,减轻 FLASH 风险的工作主要是
未受影响,但对于更广泛的临床实施检测监测新技术至关重要。
由于 FLASH 运行的毫秒时间尺度,需要开发辐射
传统方法不适合在这个项目中,我们利用了我们的相机平台 BeamSite®,这是世界上最先进的。
第一个用于放射治疗的视频系统现已获得 FDA 批准并投入临床使用,开发了 BeamSite-ULTRA,
专门用于成像 FLASH 在我们的第一阶段资助中,我们成功地展示了成像能力。
捕获幻影中的单束脉冲能量所需的高帧速率和传输速度
在第二阶段,我们将把 BeamSite-ULTRA 发展为一种坚固、可制造且可通过 FDA 批准的组织。
我们将量化空间和时间脉冲结构,演示光束发射和
关闭系统的潜力,并建立质子和电子FLASH临床能力
这项工作包括一个由行业和学术医学同事组成的广泛团队,使用 eFLASH。
达特茅斯希区柯克医疗中心的资源和堪萨斯大学的质子治疗设施
医疗中心。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Two-dimensional time-resolved scintillating sheet monitoring of proton pencil beam scanning FLASH mouse irradiations.
质子笔形束扫描 FLASH 小鼠照射的二维时间分辨闪烁片监测。
- DOI:
- 发表时间:2024-04-03
- 期刊:
- 影响因子:3.8
- 作者:Kanouta, Eleni;Bruza, Petr;Johansen, Jacob Graversen;Kristensen, Line;Sørensen, Brita Singers;Poulsen, Per Rugaard
- 通讯作者:Poulsen, Per Rugaard
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