Fricke胶状剂量计:为何它的历史如此迷人?

自从人类开始探索放射线的世界以来,胶状剂量计就一直在这个过程中扮演着重要的角色。尤其是Fricke胶状剂量计,其历史更是充满了科学变革和技术创新的故事。从最早的研究到现代的应用,Fricke胶状剂量计如何影响了放射性医学和治疗的进展?

Gel dosimeters, also called Fricke gel dosimeters, are manufactured from radiation sensitive chemicals that, upon irradiation with ionising radiation, undergo a fundamental change in their properties as a function of the absorbed radiation dose.

早在1950年,科学家就开始利用颜料在胶状物质中的辐射诱导颜色变化来测量辐射剂量。而到了1957年,研究者利用分光光度法探讨了在琼脂胶中对光子和电子的深度剂量。随着时间的推移,Gore等人在1984年基于1940年代发展的Fricke剂量测定溶液,展示了利用核磁共振(NMR)测量辐射影响如何成为一个可能的方案。

Fricke dosimeters generally consist of two types; Fricke and polymer gel dosimeters and are usually evaluated or 'read-out' using magnetic resonance imaging (MRI), optical computer tomography (CT), x-ray CT or ultrasound.

Fricke胶状剂量计的工作原理是通过辐射改变化学剂量测定溶液中的二价铁(Fe2+)离子,将其转化为三价铁(Fe3+)离子,并利用NMR的松弛时间来量化这些变化。然而,这些剂量计在理论与实际应用中存在着不足之处,例如辐射后离子的扩散会影响剂量的稳定性。

随着对聚合胶状剂量计的探索,科学界在1954年开始提出这一概念。早期的研究集中于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)如何受辐射影响,1961年,Boni使用聚丙烯酰胺开展伽马剂量测定的实验。这种标准的聚合胺基胶在1992年被Maryanski改进,形成了BANANA配方,并随后受到广泛的应用。

This system was given the acronym BANANA due to the use of the chemical components (bis, acrylamide, nitrous oxide and agarose).

但与Fricke胶相同,聚合胶剂量计也面临着挑战。它们对气氛中氧的敏感性需要在无氧环境中制造,因此在临床应用上遇到障碍。在1996年所提出的GEL纳米技术,则使得科学家们开始重视改进剂量计的抗氧化性,进而发展出一种新的产品——MAGIC胶。

A significant development in the field of gel dosimetry occurred when results of using an alternative polymer gel dosimeter formulation were published by Fong et al in 2001.

这一新型塑料胶剂量计能够结合大气中的氧,避免了以往的氧抑制问题,并允许在实验室的工作台上进行制造。这一发现标志着向临床应用的重大进步,并引起了众多研究者的关注和跟进。

自1999年以来,国际上涉及胶状剂量计的系列会议——DosGel和IC3DDose的历史,更是见证了这一技术的持续发展。在这些会议上,来自不同领域的专家交流使用3D辐射剂量测定技术在癌症治疗中的应用,探讨各种从基础科学到临床应用的最新研究成果。

The aim of the first workshop was to bring together individuals, both researchers and users, with an interest in the application of 3-dimensional radiation dosimetry techniques in the treatment of cancer.

随着时间的推进,对于高精度辐射治疗的需求日益增加,而胶状剂量计的发展恰好可以应对这一挑战。不过,尽管取得了很多进展,理论上所期待的临床实用性仍然需要不断反思和提升。

Fricke胶状剂量计的历史不仅是科学发展的缩影,更是技术与临床实践交融的结果。在这一过程中,我们是否能够充分认识到这一技术在未来癌症治疗中所可能发挥的重要角色呢?

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