束蕴仪器|探测器助力质子FLASH放疗精确剂量测量

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️突破性研究！LiF:Mg,Ti探测器助力质子FLASH放疗精确剂量测量

️导语

在FLASH放射医治（超高剂量率放疗）领域，质子束的剂量测量一直是技术难点。近期，瑞士保罗谢勒研究所团队在《Physics in Medicine & Biology》发表重要成果，验证了LiF:Mg,Ti热释光探测器（TLD）在超高剂量率质子束中的可靠性，并创新性提出窄束流测量方案。研究中，lexsyg Smart为实验提供了关键技术支持。

️研究亮点速览

️1）剂量率无依赖性

在1-4500 Gy/s的超宽剂量率范围内，LiF:Mg,Ti探测器响应偏差<3%，证明其适用于质子FLASH放疗的剂量监测。

️2）窄束流精确测量

通过5×5微型TLD矩阵（1mm³/单元）结合光束重建算法，成功解析σ<2mm的窄质子束轮廓，与EBT3胶片测量结果误差<4%。

️3）仪器关键角色

lexsyg Smart系统完成TLD退火、β源校准及信号读取

双光学滤片组合（410nm/365nm）实现宽剂量范围（mGy~Gy级）精确测量

️技术突破：如何攻克窄束测量难题？

挑战：4500 Gy/s超高剂量率下，质子束横向展宽只有1.4-1.9mm（高斯σ值），传统探测器面临体积平均效应干扰。

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️创新方案：

️TLD矩阵布局：25个微型探测器组成5×5阵列

️光束重建算法：通过拟合二维高斯模型，精确反推束流中心剂量与展宽参数

️信号校正技术：针对体积平均效应引入动态修正因子（图1）

图1对(a) microDiamond和(b) TLD-100TM中平均效应的评估。考虑到射到检测器中心或检测器边缘的光束，并基于用EBT3薄膜测量的光束σ，计算可测量的信号(点)。r表示微钻石的半径(1.1毫米)。由于光束不对称，对于(x0，y0) = (0，R)和(R，0)计算微钻石的可测量信号。

️重点结论可视化

TLD剂量率响应一致性

数据点均匀分布在±5%区间内，验证LiF:Mg,Ti在超高剂量率下的稳定性。

图2：TLD-100TM微型立方体的响应与剂量率的函数关系，标准化为平均值。蓝色带表示平均值周围的一个标准偏差。符号的顺序遵循辐照时段编号。

️多探测器对比验证

TLD与金刚石探测器、EBT3胶片的剂量测量差异<2%，确立其作为基准探测器的可靠性。

图3.TLD响应与参考探测器(microDiamond和EBT3薄膜)的响应相比，是剂量率的函数。数据被归一化为TLD-100TM平均响应。黄色虚线表示微钻石的平均响应，红色虚线表示EBT3胶片的平均响应。符号的顺序遵循辐照时段编号。辐照期间与一个剂量率相关的数据被偏移(10%)，以区分数据和不确定性。

️临床价值与展望

本研究为质子FLASH放疗提供了两大关键支持：

剂量监测：解决超高剂量率下的实时剂量验证难题

束流质检：微型TLD矩阵可集成于医治头，实现亚毫米级束流在线监测

Lexsyg系统的高灵敏度读取（PMT+定制滤光片组合）与自动化退火流程，是保证实验重现性的重要技术支撑