环形加速质子系统发射大直径光束, 其传输能力低, 能量转换缓慢, 从而导致肿瘤剂量适形性降低并不均匀。
直线加速器的研发目的是为了解决这些问题, 治疗更多的肿瘤适应症并减少对其他组织的损害。
Transmission of the beam flux in respect to maximum output at the end of the beam delivery system
在环形质子治疗系统中, 质子被加速到最大能量值后, 必须通过机械方式, 用称为”能量降解器“的厚碳片挡住质子束从而降低能量值。LIGHT系统与环形系统有本质区别, 它无需将质子进行环形螺旋加速, 而是以直线加速质子, 这种设计将LIGHT系统在治疗肿瘤时所产生的能量值透射率提高至95%以上。 相比之下, 对于能量值为170MeV(210MeV)具有能量降解器的常规环形加速器, 其透射率为20% (50%)。
LIGHT旨在提供具有快速能量变化的立体扫描。由于对射束能量以及剂量深度进行了快速的电子控制, 因此该系统将使用实时范围控制功能提供3D动态射束患者目标校准, 这将提高治疗活动目标(如肺, 肝脏与食道)的准确性, 并减少对正常组织的辐射。
LIGHT具有潜力进一步开发直径更小的光束, 因此非常适合进行新型迷你光束疗法。
这种疗法可提高靶标适形性并降低入门剂量。其副作用大大低于传统光子放疗。
近期的活体临床试验表明, 以0.5秒频率的高剂量(FLASH)传递给肿瘤组织的电子可提供与传统疗法相同的肿瘤控制水平, 并极大降低对健康组织的副作用。目前, 电子直线加速与质子散射被用于提供近似FLASH技术的剂量。Kolano博士在2019年PTCOG国际离子治疗联合会上提出的一项研究中, 我们调查了使用质子笔束扫描(PBS)来实现脉冲质子直线下的均匀FLASH照射的可能性并参考了实现FLASH剂量的质子束参数。研究表明, 采用适当的脉冲方案, 束点重量与间距, LIGHT可以在不到0.5秒的时间内输送40Gy的FLASH剂量。使用直线质子加速器的医学优势使LIGHT系统特别适合高剂量率的治疗。更多有关LIGHT系统FLASH应用信息请点击此处链接。