NIST研发辐射剂量计优化精准医疗

美国国家标准与技术研究院（NIST）的《Taking Measure》博客刚刚发表了一篇文章，其中NIST磁成像组影像物理学项目负责人、MRI生物标志物测量服务联合主任Stephen Russek描述了其团队使用人体组织替代物——‘幻影’开展的研究工作。

医学合作：NIST研究人员与科罗拉多大学安舒茨医学校区放射肿瘤学设施的医学物理学家合作，并在夜间利用白天用于患者治疗的高能X射线和电子束加速器设备进行实验。

Russek及其团队希望他们的研究能帮助医学物理学家完成关键任务：制定基于患者个体化计算的放疗计划，以最大化肿瘤剂量并最小化周围组织剂量，从而优化患者治疗后长期健康生活的预后。

拟人化剂量计：为收集数据并制定改善患者预后的标准，NIST开发了一种‘填充辐射敏感材料的人头形容器’以及‘一种在受到辐射时会发生化学变化的特殊聚合物’，Russek表示。

“幻影可以被视为一种三维的辐射敏感胶片。当辐射击中幻影的某些部分时，我们可以记录胶片中的变化。我们使用一种特殊的MRI技术进行测量，它能提供数据和数值，而不仅仅是图像，这种技术被称为定量MRI。我们在定量MRI方面的专长为辐射剂量测定带来了新的机遇。”Russek说。

NIST的专业积累：Russek解释说，早在2005年，“医学协会、制药公司和其他利益相关方就要求NIST牵头开展定量医学影像标准的项目。”随后，2020年，NIST开始利用定量MRI技术研究辐射剂量测定，生成模拟人体组织在辐射中变化的3D幻影图像。

“NIST与国际上从事MRI可读辐射剂量测定的研究团队展开合作，并一直致力于推动这一科学领域的发展。”Russek表示，“与传统MRI相比，定量MRI能更准确地测量辐射的分布位置和剂量大小，并利用这些数据验证放疗计划的精准性。我们计划使用这些凝胶研究不同类型的辐射，如X射线、电子、质子、超声波和微波，以便更深入地了解其在人体内的吸收方式和位置。”

未来方向：长期目标是开发一种经济高效的幻影和桌面式MRI系统，用于放射肿瘤学，帮助患者获得精确且个性化的治疗。

“这项研究最令人兴奋的一点是，一旦技术成熟，我们可以将其扩展到剂量测定以外的其他测量领域。”Russek说。例如，他和团队正在研究癌症治疗等放疗引起的DNA损伤及其修复过程。“我们正在尝试让凝胶能够检测DNA链断裂，以便研究这种损伤。”

NIST还与NASA合作，研究宇宙辐射在太空中的影响，包括对人类、材料和敏感电子设备的影响。“如果人类需要在太空中生活一段时间，我们必须确保他们的健康。”Russek说。