應用分享 | Lexsyg釋光探測器：助力質子FLASH放療精確劑量測量
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突破性研究！LiF:Mg,Ti探測器助力質子FLASH放療精確劑量測量
導語
在FLASH放射醫治（超高劑量率放療）領域，質子束的劑量測量一直是技術難點。近期，瑞士保羅謝勒研究所團隊在《Physics in Medicine & Biology》發表重要成果，驗證了LiF:Mg,Ti熱釋光探測器（TLD）在超高劑量率質子束中的可靠性，并創新性提出窄束流測量方案。研究中，lexsyg Smart為實驗提供了關鍵技術支持。
研究亮點速覽
1）劑量率沒有依賴性
在1-4500 Gy/s的超寬劑量率范圍內，LiF:Mg,Ti探測器響應偏差<3%，證明其適用于質子FLASH放療的劑量監測。
2）窄束流精確測量
通過5×5微型TLD矩陣（1mm3/單元）結合光束重建算法，成功解析σ<2mm的窄質子束輪廓，與EBT3膠片測量結果誤差<4%。
3）儀器關鍵角色
lexsyg Smart系統完成TLD退火、β源校準及信號讀取
雙光學濾片組合（410nm/365nm）實現寬劑量范圍（mGy~Gy級）精確測量
技術突破：如何攻克窄束測量難題？
挑戰：4500 Gy/s超高劑量率下，質子束橫向展寬只有1.4-1.9mm（高斯σ值），傳統探測器面臨體積平均效應干擾。
創新方案：
TLD矩陣布局：25個微型探測器組成5×5陣列
光束重建算法：通過擬合二維高斯模型，精確反推束流中心劑量與展寬參數
信號校正技術：針對體積平均效應引入動態修正因子（圖1）
圖1對(a) microDiamond和(b) TLD-100TM中平均效應的評估。考慮到射到檢測器中心或檢測器邊緣的光束，并基于用EBT3薄膜測量的光束σ，計算可測量的信號(點)。r表示微鉆石的半徑(1.1毫米)。由于光束不對稱，對于(x0，y0) = (0，R)和(R，0)計算微鉆石的可測量信號。
重點結論可視化
TLD劑量率響應一致性
數據點均勻分布在±5%區間內，驗證LiF:Mg,Ti在超高劑量率下的穩定性。
圖2：TLD-100TM微型立方體的響應與劑量率的函數關系，標準化為平均值。藍色帶表示平均值周圍的一個標準偏差。符號的順序遵循輻照時段編號。
多探測器對比驗證
TLD與金剛石探測器、EBT3膠片的劑量測量差異<2%，確立其作為基準探測器的可靠性。
圖3.TLD響應與參考探測器(microDiamond和EBT3薄膜)的響應相比，是劑量率的函數。數據被歸一化為TLD-100TM平均響應。黃色虛線表示微鉆石的平均響應，紅色虛線表示EBT3膠片的平均響應。符號的順序遵循輻照時段編號。輻照期間與一個劑量率相關的數據被偏移(10%)，以區分數據和不確定性。
臨床價值與展望
本研究為質子FLASH放療提供了兩大關鍵支持：
劑量監測：解決超高劑量率下的實時劑量驗證難題
束流質檢：微型TLD矩陣可集成于醫療頭，實現亞毫米級束流在線監測
Lexsyg系統的高靈敏度讀取（PMT+定制濾光片組合）與自動化退火流程，是保證實驗重現性的重要技術支撐
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