FLASH 放療技術(shù)相關(guān)熱點(diǎn)分析

張櫻子 姚升宇 陳佳藝 劉 勇

1（上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院腫瘤放療科 上海201620）

2（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院腫瘤放療科 上海200025）

放射治療是目前治療惡性腫瘤的重要手段之一，其原理是通過電離輻射對(duì)癌細(xì)胞造成損傷，進(jìn)而導(dǎo)致癌細(xì)胞死亡。然而，放療也會(huì)對(duì)腫瘤周圍的正常組織造成急性和慢性毒性［1-5］。這些輻射誘發(fā)的毒性限制了遞送至腫瘤的輻射劑量，從而限制了放療對(duì)腫瘤的局控效果。此外，隨著腫瘤患者生存期的延長(zhǎng)，由放療引起的遲發(fā)性毒性的出現(xiàn)概率逐步增加，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。因此，如何使其在有效抑制腫瘤的同時(shí)降低對(duì)周圍正常組織的損傷，是臨床放療追求的目標(biāo)［6］。

幾十年來，放射腫瘤學(xué)領(lǐng)域一直在尋求物理、化學(xué)和生物學(xué)方面的創(chuàng)新來提高治療率。劑量分割（Dose fractionation）、精確成像（Precision imaging）、放化療（Chemoradiotherapy）以及加速器和計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步，都有助于提高放療的治療指數(shù)。然而，相當(dāng)一部分腫瘤仍對(duì)常規(guī)放射治療（Conventional radiation therapy， CRT）具有輻射抗性，而CRT 的劑量是以正常組織的耐受劑量為前提的，這就導(dǎo)致需要進(jìn)一步探討放射治療的新方法來滿足臨床需要［7-8］。其中，劑量率是影響放射治療生物療效的重要因素之一，但還沒有得到充分的探索。

FLASH 放療（FLASH radiotherapy，F(xiàn)LASHRT）是指利用超高劑量率照射所產(chǎn)生的對(duì)正常組織有保護(hù)作用的機(jī)制進(jìn)行的放射治療，對(duì)于FLASH-RT的劑量率，當(dāng)前尚無確切的界定值，目前實(shí)驗(yàn)研究中所用劑量率大都在40 Gy/s 以上，照射時(shí)間一般小于1 s［9］。它和常規(guī)劑量率放療（Conventional dose-rate radiotherapy， CONV-RT）的比較見表1。

1959 年，Dewey 等［10］發(fā)現(xiàn)相較于普通劑量率照射，細(xì)菌受到大脈沖電子輻射（約100～200 Gy，2 ms 內(nèi)完成）照射時(shí)放射敏感性降低，這是FLASH 效應(yīng)首次被觀察到。1967 年，Town 等［11］報(bào)道了在脈沖長(zhǎng)度更短的脈沖X 射線照射后獲得的細(xì)胞存活曲線與在常規(guī)劑量率為1 Gy/min的60Co γ射線照射下獲得的細(xì)胞存活曲線之間的差異。1969 年，Berry 等［12］的研究證明，哺乳動(dòng)物細(xì)胞接受超高劑量率照射比接受常規(guī)劑量率照射具有更強(qiáng)的生存能力。1971 年，Hornsey 等［13］發(fā)現(xiàn)高劑量率電子束（60 Gy/min 及以上）會(huì)引發(fā)組織缺氧，進(jìn)而降低組織的輻射敏感性。盡管20 世紀(jì)60、70 年代對(duì)FLASH 效應(yīng)的研究有了一些結(jié)果，但未能成功將研究結(jié)果向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。2014年，F(xiàn)avaudon等［14］進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，小鼠的正常組織和腫瘤組織對(duì)超高劑量率照射的差異性反應(yīng)。FLASH-RT發(fā)展史見表2。

近年來，隨著FLASH 效應(yīng)再次受到廣泛關(guān)注，各國(guó)科學(xué)家開始重新探索FLASH-RT 的生物學(xué)機(jī)制及其臨床轉(zhuǎn)化的意義和價(jià)值，甚至有觀點(diǎn)認(rèn)為，F(xiàn)LASH-RT有望成為通過降低正常組織損傷提高腫瘤控制率的突破性治療方法。但目前針對(duì)FLASH-RT的諸多方面，了解尚十分有限。

表1 FLASH-RT和CONV-RT比較Table 1 Comparison between FLASH-RT and CONV-RT

表2 FLASH-RT發(fā)展史Table 2 Development of FLASH-RT

1 FLASH-RT的臨床前研究

盡管FLASH-RT 保護(hù)正常組織的特性已經(jīng)在許多臨床前研究中得到了驗(yàn)證，但FLASH 效應(yīng)的機(jī)制仍不明確，在開展FLASH-RT 臨床前研究時(shí)需要考慮以下問題。

1.1 劑量率影響

與常規(guī)劑量率照射（60Co γ 射線，1 Gy/min）比較，早期的FLASH 研究中采用的單脈沖、納秒級(jí)的X 射線照射，瞬時(shí)劑量率超過7×108Gy/s［12］。然而目前FLASH-RT 的研究中所提及的劑量率大多是整個(gè)照射過程的平均劑量率。Montay-Gruel等［15］在劑量率從0.1～500 Gy/s，用4.5 MeV和6 MeV電子進(jìn)行全腦10 Gy照射后發(fā)現(xiàn)：當(dāng)劑量率≥30 Gy/s時(shí)，神經(jīng)保護(hù)性FLASH效應(yīng)明顯，當(dāng)劑量率≥100 Gy/s時(shí)，誘導(dǎo)出最大的FLASH 效應(yīng)，但當(dāng)劑量率低于30 Gy/s 時(shí)，神經(jīng)保護(hù)作用消失。據(jù)另一項(xiàng)研究［16］報(bào)道，與CONV-RT 相比，37 Gy/s 的FLASH-X 射線全腦照射具有更大的記憶保護(hù)作用。然而與上述研究結(jié)果不同，Venkatesulu 等［20］的研究顯示，在35 Gy/s 下 的FLASH-RT 比 在0.1 Gy/s 下 的CONV-RT具有更高的毒性。Smyth等［21］發(fā)現(xiàn)相對(duì)于CRT，等效劑量的高劑量率（37～41 Gy/s）同步加速器寬束放射治療（Synchrotron broad-beam radiation therapy，SBBR）不具有正常組織保護(hù)作用。以上結(jié)果盡管可能受到使用模型、測(cè)定方法及研究的終點(diǎn)影響，但也提示FLASH-RT 對(duì)正常組織的保護(hù)作用可能并不普遍，并且誘發(fā)FLASH效應(yīng)所需的劑量率可能不是通用的。

目前，F(xiàn)LASH-RT的最佳劑量率仍然是一個(gè)未解決的問題。Zhou 等［22］假設(shè)在FLASH-RT 期間，輻射誘導(dǎo)的正常組織細(xì)胞內(nèi)部的短暫缺氧比CONV-RT 能更好地保護(hù)正常組織，然后通過量綱分析超短輻射脈沖FLASH-RT 所需的最小劑量率（Rmin）的數(shù)量級(jí)。結(jié)果表明FLASH-RT劑量率的下限可能非常接近臨床前實(shí)驗(yàn)的Rmin（＞40 Gy/s）。另外，臨床上如果用FLASH-RT 治療深部腫瘤，在對(duì)深部組織產(chǎn)生超高劑量率的同時(shí)，輻射束軌跡上的正常組織可能接受到較低的劑量率（低于誘導(dǎo)FLASH 效應(yīng)的最小劑量率）照射，輻射路徑上正常組織的損傷也需要認(rèn)真考慮。

1.2 輻射源影響

目前普遍認(rèn)為電子線放射治療中存在FLASH效應(yīng)，已經(jīng)在一些小動(dòng)物模型上得到初步驗(yàn)證，相關(guān)的人體實(shí)驗(yàn)也在進(jìn)行中［19］。除電子線外，X射線照射中也觀察到了FLASH效應(yīng)［16］，但仍需要進(jìn)一步研究來確認(rèn)。鑒于其物理特性，質(zhì)子束放療本身對(duì)正常組織具有一定的保護(hù)作用，質(zhì)子FLASH 效應(yīng)可以進(jìn)一步增加一個(gè)額外的正常組織保護(hù)功能，起到更好的保護(hù)作用。Girdhani 等［17］首次展示在小鼠模型中使用質(zhì)子FLASH 放療能夠降低正常組織毒性。但是，Buonanno 等［23］發(fā)現(xiàn)FLASH 質(zhì)子照射在體外不能增加正常人肺成纖維細(xì)胞的存活率。Beyreuther 等［24］用5 Gy/min 的常規(guī)劑量率質(zhì)子束與100 Gy/s 的質(zhì)子FLASH 照射斑馬魚胚胎，沒有發(fā)現(xiàn)任何毒性差異，分析原因可能是輻射的脈沖率影響了FLASH 效果，準(zhǔn)連續(xù)質(zhì)子束傳輸每個(gè)微脈沖內(nèi)的劑量率（≈103Gy/s）比電子FLASH 研究的大脈沖（≈106Gy/s）低幾個(gè)數(shù)量級(jí)/秒。因此，F(xiàn)LASH模式下質(zhì)子的作用有待于進(jìn)一步檢驗(yàn)，目前已有文章討論了新型質(zhì)子FLASH 放射治療系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)施和體內(nèi)驗(yàn)證［25］，闡明了FLASH放療研究在質(zhì)子等離子放射治療中的重要性及臨床意義［26］，并且已經(jīng)在考慮超高劑量率質(zhì)子束的治療計(jì)劃［27］。

1.3 劑量分割和總劑量

目前，臨床前FLASH-RT 研究中使用的總輻射劑量存在很大差異。大多數(shù)研究以10 Gy或更高的單次分割劑量來調(diào)節(jié)FLASH-RT。Vozenin 等［18］在使用FLASH-RT 治療局部晚期鼻部鱗癌的貓時(shí)，給予單次劑量高達(dá)41 Gy 也未達(dá)到最大耐受劑量（Maximum tolerated dose，MTD），在單次25～41 Gy劑量照射下，沒有出現(xiàn)劑量限值性毒性（Dose limited toxicity，DLT），正常組織表現(xiàn)出良好的耐受性。Bourhis 等［28］建議采用低分割遞送FLASH，其結(jié)果表明低分割FLASH 方案在控制小鼠原位腦膠質(zhì)瘤方面與CONV-RT方案的療效相同。

另外，在制定FLASH-RT 計(jì)劃時(shí)需要考慮α/β值（α/β 值表示引起細(xì)胞殺傷中單擊和雙擊成分相等時(shí)的劑量，以Gy 為單位）。α/β 值低的組織（如脊髓、腎、肺、肝、骨和脈管系統(tǒng)等）對(duì)分次劑量敏感，在CONV-RT中加大分次劑量，組織晚反應(yīng)會(huì)加重。然而研究發(fā)現(xiàn)單次高劑量FLASH-RT可以顯著保護(hù)正常的肺和腦組織（雙側(cè)胸前單次照射16～30 Gy，全腦單次照射10 Gy）［13，15］；α/β值高的組織（如粘膜、小腸絨毛細(xì)胞和皮膚基底細(xì)胞等）對(duì)治療總時(shí)間更敏感，縮短總治療時(shí)間，組織早反應(yīng)會(huì)加重。Venkatesulu 等［20］的研究顯示，同樣單次16 Gy腹腔照射，F(xiàn)LASH-RT（35 Gy/s）比CONV-RT（0.1 Gy/s）更容易誘發(fā)急性胃腸道綜合癥。因此，F(xiàn)LASH-RT的療效與組織特異性密切相關(guān)，具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和療效評(píng)估

目前，研究人員更多地關(guān)注FLASH-RT 正常組織并發(fā)癥概率（Normal tissue complication probability，NTCP），而對(duì)腫瘤控制概率（Tumor control probability， TCP） 的 研 究 相 對(duì) 較 少。Favaudon 等［14］發(fā)現(xiàn)FLASH 照射對(duì)正常組織與腫瘤有明顯的作用差異，隨后在高等哺乳動(dòng)物（貓和小型豬）中得到了驗(yàn)證［18］，以上是促進(jìn)FLASH臨床轉(zhuǎn)化的前提。但需要注意的是，該研究［18］是一項(xiàng)單臂試驗(yàn)且隊(duì)列太小，僅表明FLASH-RT 有效。最近報(bào)道的第一位接受FLASH-RT 的人類患者［19］在正常皮膚和腫瘤上均獲得了良好的療效，但這項(xiàng)研究?jī)H在一名患者中進(jìn)行，僅允許有限比較FLASH-RT 和CONV-RT 之間的差異反應(yīng)，不能將其視為可將FLASH-RT 成功轉(zhuǎn)化至臨床的證據(jù)。未來需進(jìn)行大樣本的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，來明確FLASH 放療的臨床效果。此外，迄今為止的研究大多僅調(diào)查了輻射的早期影響，其遠(yuǎn)期效果尚存在不確定性。評(píng)估NTCP需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，TCP的評(píng)估時(shí)間也建議隨訪1年以上，這將有利于觀察FLASH-RT后存活和緩慢進(jìn)展的腫瘤干細(xì)胞對(duì)晚期復(fù)發(fā)的影響。

2 FLASH-RT的技術(shù)

技術(shù)驅(qū)動(dòng)在放射治療的持續(xù)發(fā)展中具有舉足輕重的作用，F(xiàn)LASH-RT 也不例外。有關(guān)FLASHRT 臨床轉(zhuǎn)化的爭(zhēng)議點(diǎn)歸根結(jié)底也是FLASH-RT 的技術(shù)問題，目前尚存在諸多技術(shù)瓶頸。

2.1 變量難控

劑量率是FLASH-RT 研究的關(guān)鍵變量，但是以很高的劑量率進(jìn)行劑量測(cè)定非常復(fù)雜，研究人員曾比較了4 種不同的技術(shù)：電離室（Ionization chambers）、輻射變色膜（Radiochromic films）、熱釋光劑量計(jì)（Thermoluminescent Dosimeter，TLD）和丙氨酸沉淀（Alanine pellets）［29-31］，但數(shù)據(jù)分析具有差異性。

另外，在FLASH 研究中需要?jiǎng)?chuàng)建與傳統(tǒng)射束匹配的FLASH 射束，但僅通過改變一個(gè)變量（劑量率）是十分困難的。在Favaudon 等［14］的研究中，患有肺腫瘤的小鼠在常規(guī)組中使用137Cs光子，在FLASH 組中使用4.5 MeV 電子，后者表現(xiàn)出較低的肺毒性。然而，137Cs光子在腫瘤外傳遞更高的劑量，而4.5 MeV電子在小鼠體內(nèi)具有更低的表面劑量和更高的中心劑量，很難解釋這種差異是由物理還是生物因素引起的。

2.2 技術(shù)受限

部分學(xué)者認(rèn)為FLASH-RT 的普及在可預(yù)見的將來存在困難。目前FLASH-RT 的臨床前研究大多使用低能電子，但是只有極少數(shù)的系統(tǒng)能夠在FLASH 治療所需的場(chǎng)大小和所需的劑量率下提供低能電子束，傳統(tǒng)的臨床直線加速器可以改裝產(chǎn)生劑量率超過200 Gy/s的電子束，但它們的劑量測(cè)定和幾何特性僅適用于小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，且僅可用于治療淺表腫瘤。為了治療深部腫瘤，需要開發(fā)FLASH-高能電子（VHEE）或FLASH-X 射線或FLASH質(zhì)子裝置。但提供FLASH-X射線的加速器的功率應(yīng)至少是產(chǎn)生FLASH 電子所需功率的100倍，并且產(chǎn)生光子的轉(zhuǎn)換靶應(yīng)具有抵抗巨大瞬時(shí)功率的特殊特性，這些都是巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)［28］。目前，針對(duì)深層腫瘤的FLASH 放療臨床前試驗(yàn)只能使用質(zhì)子束進(jìn)行。但用質(zhì)子束治療腫瘤，需要對(duì)射束進(jìn)行散射或掃描以覆蓋目標(biāo)體積，Bragg峰中LET 的增加或光束的散射/掃描可能會(huì)降低劑量率，進(jìn)而影響FLASH效應(yīng)［27］。

另一方面，目前還沒有與CONV-RT 類似的高精度傳輸技術(shù)來確保FLASH 光束和治療目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)，因此需要考慮與超快速釋放FLASH-RT 相關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。FLASH-RT包括傳送有限數(shù)量的脈沖（≤10個(gè)脈沖），使用劑量監(jiān)測(cè)和停止系統(tǒng)，能夠逐脈沖監(jiān)測(cè)脈沖劑量，以實(shí)現(xiàn)安全遞送。目前只有個(gè)別高能物理實(shí)驗(yàn)室（如瑞士洛桑大學(xué)附屬醫(yī)院放射物理研究所）采用高速探測(cè)器、快速信號(hào)采集和處理技術(shù)來控制的大型粒子加速器，適用于FLASH-RT系統(tǒng)。另外，多葉光柵葉片運(yùn)動(dòng)速度的限制也無法做到快速的FLASH 強(qiáng)度調(diào)制，要達(dá)到亞秒級(jí)的強(qiáng)度調(diào)制需要開發(fā)新技術(shù)。

2.3 成本效益

因?yàn)槟壳暗褪杖牒椭械仁杖雵?guó)家的放射治療需求最高［32］，現(xiàn)階段的FLASH-RT 可能與全球需求不兼容。最新研究表明，科學(xué)家嘗試將傳統(tǒng)的X射線管（使用160 kV X 射線束）用于FLASH-RT研究［33］。斯坦福大學(xué)的Schüler 等［30］最近發(fā)布了一種程序，將臨床直線加速器改造成能夠提供FLASH-RT的輻照器，劑量率超過200 Gy/s，初步結(jié)果顯示了對(duì)小鼠腸道的保護(hù)作用［34］。以上技術(shù)如果成熟，將有力促進(jìn)FLASH-RT的推廣。

2.4 設(shè)備問題

迄今為止，通過對(duì)現(xiàn)有輻照系統(tǒng)的改進(jìn)，對(duì)于小動(dòng)物和大動(dòng)物體表小靶區(qū)進(jìn)行臨床前FLASH輻照是可能的，這些設(shè)備的改良包括Varian直線加速器［30］、Elekta 直線加速器［35］、Oriatron eRT6 原型直線加速器［36］、歐洲同步輻射光源（ESRF）［16］和某些質(zhì)子加速器［22，37］等。

Maxim 等［38］提出了多向高能敏捷掃描電子放射療法（PHASER）概念。PHASER是一個(gè)既可以解決極高能量電子（VHEE）束的尺寸和穩(wěn)定性問題，又可以產(chǎn)生6～10 MV FLASH X 射線光束的平臺(tái)。該概念中還包括一種新穎且快速的圖像引導(dǎo)技術(shù)。關(guān)于PHASER 的成本效益、緊湊性、功率效率和經(jīng)濟(jì)制造都是設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的關(guān)鍵因素，預(yù)計(jì)總體成本與傳統(tǒng)直線加速器類似，這可能是將FLASH 引入臨床的理想方法。最近Diffenderfer等［25］設(shè)計(jì)并通過劑量學(xué)驗(yàn)證了一個(gè)FLASH質(zhì)子放療系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)精確控制光束通量，并在線監(jiān)控積分和劑量輸送時(shí)間結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)研究以立體定向肺照射為范例，系統(tǒng)研究了質(zhì)子FLASH計(jì)劃的劑量率分布和遞送時(shí)間。

3 FLASH-RT生物學(xué)機(jī)制問題

放射生物學(xué)機(jī)制是推廣FLASH-RT 臨床應(yīng)用的基礎(chǔ)，但迄今為止，大部分實(shí)驗(yàn)仍處于初步或未公開狀態(tài)，其機(jī)理尚未明確，可能的機(jī)制包括耗氧假說、免疫假說和活性氧自由基。

3.1 耗氧假說

快速耗氧一直被認(rèn)為是FLASH 對(duì)正常組織保護(hù)作用的潛在機(jī)制。用FLASH-RT 照射組織會(huì)導(dǎo)致放射化學(xué)氧耗竭，從而被照射的組織內(nèi)出現(xiàn)極為急性的缺氧期，并因此產(chǎn)生短暫的輻射抗性［39］。氧氣的作用是調(diào)節(jié)FLASH 效應(yīng)的一個(gè)主要變量，也是評(píng)估FLASH 效應(yīng)的關(guān)鍵物理參數(shù)。已有證據(jù)表明，許多正常組織在低生理氧合水平下能夠維持少量細(xì)胞群的持續(xù)更新/再生［40］。Pratx 等［41-42］認(rèn)為FLASH 照射的輻射防護(hù)作用可能是由正常組織中缺氧干細(xì)胞壁龕（骨髓和腦在內(nèi)的多個(gè)器官中）的特異性保留引起的，即提出了一種新的FLASH 照射過程中放射性氧消耗、氧擴(kuò)散和補(bǔ)充的模型。然而，耗氧假說很難解釋相對(duì)于CONVRT，F(xiàn)LASH-RT 如何維持腫瘤反應(yīng)。因?yàn)楸M管腫瘤與正常組織相比乏氧程度高，但大多數(shù)并非完全缺氧［43］。FLASH-RT 之后，腫瘤組織內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生氧的放射化學(xué)耗竭，因此也會(huì)導(dǎo)致腫瘤的輻射抗性。Adrian 等［44］使用與生理相關(guān)的氧氣濃度（相對(duì)分壓在1.6%～20%）進(jìn)行了體外研究，結(jié)果表明FLASH 效應(yīng)取決于氧氣濃度，對(duì)于低氧前列腺癌細(xì)胞（1.6%），F(xiàn)LASH 照射的存活率顯著提高。盡管如此，現(xiàn)有的研究表明FLASH-RT 能夠維持與CONV-RT相似的抗腫瘤反應(yīng)［28，45］，甚至在某些情況下，F(xiàn)LASH-RT 的抗腫瘤反應(yīng)可能優(yōu)于CONV-RT［46］，其詳細(xì)原理目前尚不清楚，有待于進(jìn)一步研究。

考慮到FLASH-RT 引起的任何缺氧的短暫性，直接測(cè)量FLASH 照射后組織中任何潛在的氧氣通量變化都是極其困難的。Petersson 等［47］的研究為耗氧量提供了一個(gè)可靠的定量模型以了解FLASH放射療法的生物學(xué)效應(yīng)，并且與FLASH 效應(yīng)的一系列實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果兼容。該模型表明，只有在中等氧濃度的情況下，氧水平才能耗盡足以影響放射敏感性的量，而在高氧或極低氧水平下則沒有效果。因此，各種正常組織的生理性輕度缺氧是理解FLASH效應(yīng)的基礎(chǔ)，未來FLASH研究的關(guān)鍵是要考慮輻照時(shí)的相關(guān)氧張力，以及適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)模擬，以幫助理解其相關(guān)的物理化學(xué)機(jī)制。

3.2 免疫假說

免疫調(diào)節(jié)也可能是FLASH 效應(yīng)的一種潛在機(jī)制。Girdhani等［17］發(fā)現(xiàn)與CONV-RT相比，在臨床前小鼠模型中使用質(zhì)子FLASH-RT 可以降低正常組織毒性，隨后進(jìn)行的全基因組微陣列分析顯示，F(xiàn)LASH-RT后的小鼠免疫系統(tǒng)廣泛的激活和成熟受到抑制。Rama 等［46］發(fā)現(xiàn)FLASH 質(zhì)子輻射改善了肺腫瘤的控制，這可能是CD3+T 淋巴細(xì)胞向腫瘤內(nèi)募集的結(jié)果。在幾項(xiàng)研究中，用免疫受損的動(dòng)物來比較FLASH-RT 和CONV-RT 的治療效果，但未觀察到腫瘤反應(yīng)的差異［6，13，16，48］。目前任何將免疫作用與FLASH 效應(yīng)聯(lián)系起來的證據(jù)都是相關(guān)性的，而不是因果關(guān)系的，尚不清楚以FLASH 照射后是否有任何不同的免疫反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致FLASH 效應(yīng)。TGF-β在放療的免疫刺激效應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。TGF-β也被發(fā)現(xiàn)是T細(xì)胞上調(diào)和保護(hù)瘤內(nèi)T細(xì)胞免受輻射影響的關(guān)鍵因素，照射后的腫瘤內(nèi)T細(xì)胞可介導(dǎo)腫瘤的控制［49］。Vanpouille-Box等［50］發(fā)現(xiàn)，當(dāng)抗TGF-β 與放療結(jié)合時(shí)，放療可作為原位疫苗。Favaudon等［14］發(fā)現(xiàn)常規(guī)肺照射后，TGFβ 增加，而在FLASH-RT 之后沒有看到這樣的激活。此外，Venkatesulu 等［20］發(fā)現(xiàn)FLASH-RT（35 Gy/s）不能保護(hù)小鼠心臟和脾臟照射后的免疫細(xì)胞，分析原因除了劑量率可能不夠高外，還可能與腫瘤微環(huán)境中的T 細(xì)胞/組織駐留記憶T 細(xì)胞比循環(huán)/淋巴組織T 細(xì)胞更耐輻射有關(guān)。鑒于以上，F(xiàn)LASHRT后的免疫應(yīng)答是否影響FLASH效應(yīng)需要進(jìn)一步探討［51］。

3.3 活性氧自由基

Montay-Gruel 等［52］的研究表明，超高劑量率的耗氧會(huì)通過限制活性氧（ROS）的產(chǎn)生來促進(jìn)對(duì)正常組織的保護(hù)。以FLASH-RT 或CONV-RT 照射氧濃度為4%的水（模擬生理氧氣張力），F(xiàn)LASH照射后的水溶液中的H2O2濃度明顯降低。Spitz等［53］認(rèn)為FLASH效應(yīng)與自由基的瞬時(shí)產(chǎn)生以及正常組織和腫瘤組織的氧化還原和自由基化學(xué)的固有差異有關(guān)。他們假設(shè)，與正常組織相比，腫瘤中氧化還原活性鐵（即不穩(wěn)定鐵）的含量更高，正常組織與腫瘤組織之間的氧化代謝存在差異，而正常組織中由過氧化鏈反應(yīng)產(chǎn)生的有機(jī)氫過氧化物和自由基的清除和衰變更快，因此對(duì)正常組織具有保護(hù)作用。

4 總結(jié)

綜上所述，盡管FLASH-RT 具有獨(dú)特的技術(shù)魅力，目前已有的數(shù)據(jù)似乎支持FLASH-RT 臨床應(yīng)用，但還存在一些問題如：（1）FLASH 研究需以劑量率作為單一控制變量進(jìn)行，同時(shí)全面評(píng)估并量化其影響（包括短期療效和遠(yuǎn)期影響），進(jìn)一步確定FLASH 效應(yīng)在X 射線和質(zhì)子放療中穩(wěn)定性與可重復(fù)性；（2）開發(fā)高效且高性價(jià)比的FLASHRT技術(shù)，能有效推動(dòng)FLASH技術(shù)迅速且大規(guī)模地應(yīng)用于臨床，使癌癥患者受益；（3）目前FLASH效應(yīng)的生物學(xué)機(jī)制已有很多猜測(cè)，如耗氧假說、免疫假說等，闡明FLASH 效應(yīng)的潛在機(jī)制能夠幫助和指導(dǎo)FLASH-RT 安全可靠地發(fā)揮作用。這些問題的解決對(duì)其臨床推廣至關(guān)重要。

總之，F(xiàn)LASH-RT有望成為放射治療技術(shù)革新的范例，并大幅度改善治療指數(shù)。但鑒于其技術(shù)的復(fù)雜性與療效的不確定性，進(jìn)一步深入探討其生物機(jī)制是推廣其臨床廣泛應(yīng)用的前提。