Ultrafast FLASH radiation therapy dosimetry

超快 FLASH 放射治疗剂量测定

基本信息

  • 批准号:
    10667940
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.74万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-07-01 至 2025-06-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Ultrafast FLASH radiation therapy dosimetry is an unsolved clinical and engineering problem. The goal of this research is to develop a first-of-its-kind pulse-resolved ultrafast radiation detector prototype based on innovative low-gain-avalanche-detector (LGAD) technology and ultrafast electronics for FLASH radiation therapy dosimetry. Our recent work published in Physics in Medicine and Biology demonstrates that, for the first time, LGAD sensors with associated ultrafast readout electronics (International patent number WO2019232172A1) developed at the University of Kansas (KU) can measure charged particle fluences with high speed and spatial precision. The system has been tested with a medical LINAC where single particles were measured with a time resolution of 50 picoseconds. The integrated response is as accurate as a standard ionization chamber but with a spatial resolution twenty times finer and a temporal resolution over 100 million times better with the capability to measure the charges deposited by a single LINAC pulse. The unprecedented resolving power allows the structure of the commonly known 3-microsecod LINAC pulses to be viewed and, most strikingly, the 350-picosecond sub-pulses in the train to be reconstructed. This project is in response to PAR-19-150 which seeks to encourage quantitative and physical scientists to work with biomedical researchers to catalyze the use of bioengineering approaches for their potential to open new areas of biomedical investigation. We aim to 1) design and build a LGAD dosimetry prototype, both a single-element and a 16-element array with a 1-cm pitch, and 2) determine if the prototypes can function as an ultrafast and proportional dose measurement device. This proof-of-concept study provides an innovative method for FLASH dosimetry that has the potential to expand dose measurement capability from milliseconds to microseconds and even to nanoseconds. The ultrafast detectors can be used by the radiation biologists for accurate dose estimations in preclinical animal studies, by FLASH system vendors to allow their use in a safety feedback system that could stop a beam during treatment, and by the clinical medical physicists to function as a two- dimensional detector array for both FLASH delivery commissioning and patient-specific quality assurance and quality control.
项目摘要 超快闪光辐射疗法剂量测定是一种未解决的临床和工程问题。目标的目标 研究是开发基于脉冲分辨的超快辐射检测器原型 创新的低增益阿瓦兰奇探测器(LGAD)技术和超快电子设备用于闪光灯 治疗剂量法。我们最近在医学和生物学上发表的工作表明,对于 第一次,具有关联超快读数电子产品的LGAD传感器(国际专利号码 在堪萨斯大学(KU)开发的WO2019232172A1)可以用 高速和空间精度。该系统已通过LINAC进行了测试 用时间分辨率为50秒秒。集成响应与标准一样准确 电离室,但空间分辨率更好二十倍,时间分辨率超过1亿 可以更好地测量单个Linac脉冲沉积的电荷的能力。前所未有的 分辨能力允许查看常见的3-微共体的Linac脉冲的结构,并,,,,,, 最引人注目的是,要重建的火车中的350秒子脉冲。这个项目是为了回应 旨在鼓励定量和物理科学家与生物医学合作的Par-19-150 研究人员催化使用生物工程方法,以开放新领域 生物医学研究。我们的目标是1)设计和建造LGAD剂量测定原型,两者都是单元素 16个元素的阵列具有1厘米的音高,2)确定原型是否可以充当超快和 比例剂量测量装置。概念验证研究为Flash提供了一种创新的方法 剂量法具有将剂量测量能力从毫秒扩大到微秒的潜力 甚至是纳秒。辐射生物学家可以使用超快探测器进行准确剂量 临床前动物研究的估计,闪光系统供应商允许其在安全反馈中的使用 可以在治疗过程中停止光束的系统,以及临床医学物理学家作为两种功能 闪光输送调试和特定于患者的质量保证的尺寸检测器阵列以及 质量控制。

项目成果

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