辐射束时间轮廓对 FLASH 辐射疗法中自由基动力学的影响
医学物理
2026-02-02 v1 加速器物理
应用物理
生物物理
摘要
目的：本研究旨在考察辐射束时间轮廓对 FLASH 辐射疗法中自由基动力学及轨迹间相互作用的影响，为设备开发和临床实施提供参数优化依据。方法：基于 IRT 方法进行蒙特卡罗模拟，以分析辐照后的动力学，包括单脉冲或多脉冲辐照、脉冲重复频率、宽度和剂量。进行物理化学实验以测量 eaq-寿命进行验证。记录 6 MeV 电子辐照下不同辐射束时间轮廓下的 OH 和 eaq-自由基的生成与复合。对自由基的径向分布进行统计分析，并计算相应的 LETd 和 LETt。通过数学模型评估轨迹间相互作用。结果：自由基的空间分布和时间演化受到辐射束时间轮廓的显著影响。与多脉冲辐照相比，单脉冲模式下若脉冲宽度小于自由基寿命的 1/10、重复间隔大于自由基寿命且单脉冲剂量超过 1 Gy，可导致自由基快速消耗，降低残余浓度。瞬时高剂量率诱导自由基轨迹重叠。当单脉冲剂量超过 1 Gy 时，重叠概率接近 100%，与自由基瞬时组合阈值一致。结论：在低占空比和高瞬时剂量率时间轮廓下，自由基通过轨迹重叠迅速被消耗，从而降低对正常组织的损伤，引发 FLASH 效应。经优化的时间轮廓可用于指导设备开发和临床实践中的参数设置，以最大化 FLASH 效应，如激光加速器和超导光阱枪等。
关键词
引用
@article{arxiv.2504.19927,
title = {Dependence of the Radical Dynamics on the Beam Temporal Profile in FLASH Radiotherapy},
author = {Jianhan Sun and Xianghui Kong and Jianfeng Lv and Xiaodong Liu and Jinghui Wang and Chen Lin and Tian Li and Yibao Zhang and Senlin Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.19927},
year = {2026}
}
备注
18 pages