อัตราปริมาณรังสีสูงพิเศษที่ใช้ในการรักษาด้วยรังสี FLASH อาจเพิ่มช่วงเวลาการรักษาโดยการปกป้องเนื้อเยื่อปกติจากความเสียหายจากรังสี นักวิจัยบางคนเชื่อว่าลำแสงโปรตอน FLASH อาจใช้ได้กับลำแสงโปรตอนที่เร่งด้วยไซโคลตรอนที่มีจำหน่ายในท้องตลาดเช่นกัน แต่เมื่อรวม FLASH เข้ากับการบำบัดด้วยโปรตอนประเภทที่ทันสมัยที่สุด การสแกนลำแสงดินสอด้านข้าง (PBS) การนำส่งโปรตอน PBS มากที่ใช้ในการรักษามะเร็งที่ซับซ้อนด้วยความแม่นยำที่เหนือชั้นยังส่งผลต่ออัตราปริมาณรังสีเฉพาะที่ซึ่งมีความสำคัญต่อการบรรลุผล FLASH
นักวิจัยที่ ศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัยราสมุส, Instituto Superior Tecnico และ ฮอลแลนด์PTC กำหนดขึ้นเพื่อพิจารณาความผันแปรของอัตราปริมาณรังสีในท้องถิ่นที่เป็นผลจากการส่งมอบโปรตอนของ PBS การศึกษาล่าสุดของพวกเขารายงานใน วารสารนานาชาติด้านรังสีชีววิทยา ชีววิทยา ฟิสิกส์, เพิ่มการครอบคลุม FLASH สูงสุดโดยปรับรูปแบบการสแกน PBS ให้เหมาะสมด้วยเมตริกตาม voxel
Rodrigo José Santo ผู้เขียนนำกล่าวว่า "เราพยายามเพิ่มประสิทธิภาพ FLASH ผ่านการปรับอัตราปริมาณรังสีให้เหมาะสม โดยไม่กระทบต่อคุณภาพของแผนในแง่ของปริมาณรังสี" "เรากำลังพยายามตั้งค่าท่อที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการครอบคลุมของ FLASH อย่างสม่ำเสมอสำหรับรูปร่างและขนาดของเนื้องอกที่แตกต่างกัน โดยไม่ต้องปรับแผนการรักษาให้เหมาะสมใหม่และพิจารณาว่า FLASH เป็นผลเฉพาะที่ขึ้นอยู่กับรูปแบบการนำส่งลำแสงดินสอ"
ผลลัพธ์: การปรับแผนการรักษาด้วยโปรตอน FLASH ให้เหมาะสมโดยไม่กระทบต่ออัตราปริมาณรังสี
PBS ในฐานะพนักงานขายการเดินทาง
ปัญหาเกี่ยวกับการเดินทางของพนักงานขายทำให้เกิดคำถามต่อไปนี้: “จากรายชื่อเมืองและระยะทางระหว่างเมืองแต่ละคู่ เส้นทางที่สั้นที่สุดที่เป็นไปได้ที่จะไปแต่ละเมืองเพียงครั้งเดียวและกลับไปยังเมืองต้นทางคืออะไร”
ปัญหานี้ได้รับการศึกษามาอย่างยาวนานโดยนักวิจัยด้านการเพิ่มประสิทธิภาพแบบผสมผสาน เป็นบารอมิเตอร์สำหรับอัลกอริธึมทางพันธุกรรมที่ใช้ในวิทยาการคอมพิวเตอร์และการวิจัยการดำเนินงาน José Santo ซึ่งปัจจุบันเป็นนักศึกษาระดับปริญญาเอกที่ UMC Utrecht แต่เป็นนักศึกษาระดับปริญญาโทเมื่อทำงานเสร็จ ตระหนักว่าอัลกอริธึมทางพันธุกรรมสามารถใช้แก้ปัญหาของเขาได้ โดยปรับลำดับการฉายรังสีของลำดินสอโปรตอนให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มการครอบคลุมของ FLASH .
วิธีการที่เป็นผลลัพธ์ของนักวิจัยใช้เมตริกตาม voxel ที่กำหนดโดยเกณฑ์ปริมาณรังสีคงที่เพื่อกำหนดว่าการฉายรังสีของ voxel เริ่มต้นและสิ้นสุดเมื่อใด อัลกอริทึมจะประเมินอัตราปริมาณรังสีสำหรับลำแสงดินสอแต่ละลำแยกจากกัน และถือว่า FLASH เป็นผลเฉพาะที่และเวลารวมของการฉายรังสีนั้นเป็นพารามิเตอร์ FLASH ที่สำคัญ
อัลกอริทึมทำงานบนโซลูชันต่างๆ แบบคู่ขนาน แม้ว่าจะมีการแชร์ข้อมูลระหว่างกันเป็นครั้งคราว ระยะทางเฉลี่ยระหว่างคานดินสอจะรวมเป็นฟังก์ชันต้นทุนเพื่อลดระยะทางทั้งหมดที่เคลื่อนที่ในระนาบตามขวางไปยังทิศทางของลำแสง อัลกอริทึมจะถูกนำไปใช้ตามลำดับหลังจากตำแหน่งและน้ำหนักของลำแสงดินสอได้รับการปรับให้เหมาะสม โดยไม่กระทบต่อคุณภาพของแผนในแง่ของปริมาณที่ดูดซึม (เล็กน้อย)
นักวิจัยได้ทดสอบอัลกอริทึมของพวกเขาในแผนการรักษาโดยใช้คานดินสอส่งโปรตอนสำหรับผู้ป่วย 20 รายที่เป็นมะเร็งปอดระยะเริ่มต้นและการแพร่กระจายของปอด (รอยโรคในปอดเป็นตำแหน่งที่เหมาะสำหรับการใช้ FLASH นักวิจัยกล่าวว่า การรักษาด้วยโปรตอน FLASH ในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับลำแสงพลังงานสูงที่ผ่านตัวผู้ป่วยมากกว่าการใช้ลำแสง Bragg-peak ที่ควบคุมสำหรับการรักษาด้วยโปรตอนแบบเดิม)
ความครอบคลุมของค่ามัธยฐาน FLASH ดีขึ้นจาก 6.9% สำหรับรูปแบบการสแกนบรรทัดต่อบรรทัดมาตรฐานเป็น 29% ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพ PBS นักวิจัยสังเกตเห็นว่าแผนการปรับให้เหมาะสมของ PBS นั้นมีลักษณะเหมือนวง หน้าต่าง FLASH เปลี่ยนเพียงเล็กน้อยสำหรับกระแสลำแสงที่แตกต่างกันเล็กน้อย
การบำบัดด้วยโปรตอน FLASH: การค้นพบเทคนิคการนำส่งที่เหมาะสมที่สุด
เนื่องจากกลุ่มวิจัยอื่น ๆ กำลังทำงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ FLASH ในระดับการวางแผนการรักษาเป็นหลัก นักวิจัยกล่าวว่าเป็นเรื่องท้าทายที่จะเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่ปรับให้เหมาะสม PBS ของตนเองกับการศึกษาการรักษาด้วยโปรตอน FLASH อื่น ๆ ตามความรู้ของพวกเขา การศึกษานี้จึงเป็นครั้งแรกที่ใช้ลำแสงดินสอ การเพิ่มประสิทธิภาพรูปแบบการจัดส่งสำหรับการบำบัดด้วยโปรตอน FLASH ขณะนี้พวกเขากำลังมุ่งเน้นไปที่การปรับการนำส่ง PBS ให้เหมาะสมสำหรับเป้าหมายที่ใหญ่ขึ้นและรวมการปรับอัตราปริมาณรังสีให้เหมาะสมเข้ากับไปป์ไลน์การปรับปริมาณรังสีให้เหมาะสมที่มีอยู่
“การรักษาด้วยการฉายรังสียังคง [ได้รับ] การปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง และผลกระทบของแฟลชเป็นเส้นทางที่มีแนวโน้มไปสู่ผลลัพธ์การรักษาที่ดีขึ้นสำหรับผู้ป่วย การบำบัดด้วยโปรตอนเมื่อรวมกับอัลกอริทึมการปรับให้เหมาะสมเช่นที่เราพัฒนาขึ้นเป็นขั้นตอนสำคัญที่จะบรรลุเป้าหมายนั้น” José Santo กล่าว "ต้นฉบับของเราเน้นย้ำว่ายังมีช่องว่างอีกมากสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดด้วยโปรตอน FLASH ในรูปแบบการรักษา แม้จะมีฮาร์ดแวร์ลำแสงในปัจจุบันก็ตาม"
