高能X射线FLASH照射临床前研究专家共识

高能X射线FLASH照射临

床前研究专家共识汇报人：)2025

年

12月23日05X-FLASH加速器束

06实验前剂量标定

流和剂量参数监测07生物学实验——细胞实验08生物学实验——小鼠实验01

前

言

0203

实验前剂量标定

04X-FLASH加速器束

流和剂量参数监测前言目录CONTENTS01

前言研究重点：减小放疗不良反应如何在维持肿瘤杀伤效果的同时减轻正

常组织损伤，是放疗领域长期探索的核

心问题，为新型放疗技术研发提供重要

方向

。常规放疗的不良反应问题常规放疗(剂量率0.03~0.1Gy/s)虽

能有效杀灭肿瘤，但正常组织损伤不可

低估，如放射性脑损伤、肺损伤、肠损

伤等，限制治疗增益比。放射治疗的核心地位放射治疗是恶性肿瘤主要治疗手段之一，

70%的肿瘤患者在病程不同阶段需接受

放疗，在肿瘤局部控制与综合治疗中发

挥关键作用。恶性肿瘤放疗现状与挑战FLASH效应的发现与意义FLASH效应的首次报道2014年，

Favaudon

团队在《Science

Translational

Medicine》发表

研究，首次证实超高剂量率(≥40Gy/s)电子束可产生FLASH效应。FLASH效应的核心特征该效应突破剂量率依赖性，在维持肿瘤杀灭效果的同时，显著减轻正

常组织损伤，为放疗领域带来全新的时间生物学特性视角。对辐射防护理论的挑战FLASH效应颠覆传统辐射防护认知，其独特的时间生物学特性要求重

新审视现有辐射损伤机制与防护策略。X-FLASH技术的发展与挑战全球首台X-FLASH研究平台基于成都太赫兹自由电子激光装置

(CTFEL),研发团队搭建全球首台

高能X射线FLASH照射平台

(PARTER),

国际首次证实X-FLASH可产生FLASH效

应。技术突破：治疗时间的革命性压缩与常规放疗数十分钟的治疗过程相比，

X-FLASH放疗将时间压缩至亚秒级，大幅提升治疗效率，展现出巨大临床

应用潜力。亟待解决的关键科学问题当前X-FLASH效应的分子机制、剂量

响应规律及临床转化路径尚未明确，

需系统研究以推动技术从基础研究向

临床应用转化。X-FLASH技术的发展与挑战共识的目的与意义临床前研究的规范化需求目前FLASH照射临床前研究数量

快速增长，但缺乏统一规范的流

程或共识，导致实验结果可比性与重复性不足，制约研究进展。为多维度研究提供支撑为解析FLASH效应机制、验证设备物理性能、设计基于生物效应

的临床前研究提供可复制的实验

平台，助力技术瓶颈突破与临床

转

化

。共识的核心目标构建一套规范化、操作性强的X-

FLASH临床前研究操作体系，整

合剂量学、细胞实验、动物模型等关键环节的标准化流程。02X-FLASH加速器束流和剂量参数监测束流监视器核心目标实时验证射线束的能量、剂量率、均

匀性、对称性等参数是否符合治疗计

划要求，并在束流输出达到预设值时

关停束流，保障照射准确性和安全性。束流监视器类型及性能要求分为束内和束外监视器：束内用于小

动物精准剂量控制，需配备专用探测

器(

如X-FLASH专用穿透电离室等),

具备响应时间匹配加速器脉冲结构、

剂量线性R²>0.999

、

重复性变异系数<1%等性能；束外用于环境剂量控制，为间接测量，易受散射干扰，更换样

品时需评估影响。剂量学设备分类主要包括相对剂量监测设备(束流监

视)和绝对剂量测定设备(吸收剂量

测量),分别用于实时验证射线束参

数和精确测定吸收剂量。剂量学设备的选择、维护和检测定期检查维护要求需定期开展检查和维护，交付时检测测量重复性、剂量线性、剂

量率线性、射野平坦度、对称性

及安全联锁功能，每月进行相关

参数月检。实验前测试要求每次实验前对剂量监测设备进行

测试，确定其工况正常，以确保

实验过程中设备处于稳定可靠状

态。关键性能参数标准重复性要求在±1%以内，剂量线

性在±2%以内，剂量率线性在

±5%以内，具体测量计算方法可

参考GB15213-2016。剂量监测设备维护与检测剂量测量核心目的确保小动物接受的照射剂量准确符合治疗计划，是放射治疗质量保证

的关键环节。EBT系列胶片使用注意事项保存需注意湿度、温度，使用、校准、数据读出采纳AAPM

TG-235号报

告推荐；裁剪成矩形以减少误差；扫描前需校准扫描位置、波段等，固定胶片放置角度和位置，避免影响输出值；辐照后颜色随时间变深，

EBT4系列胶片辐照后等待5

min

灰度变化率<1%,可获得3%~5%测量不确定

度

。剂量测量设备选择分为离线和在线剂量计：离线剂量计(如辐射变色胶片、丙氨酸、热

释光等)对剂量率不敏感，EBT系列胶片精度高、体积小且可获取剂量

分布，是常用离线剂量计；在线剂量计需注意其剂量率响应特征。剂量测量流程将剂量计探头放置在模拟样品或标准水模目标位置，进行辐照并离线/

在线读取信号，与标准辐射场标定值比对，得到可追溯的绝对剂量值。X-FLASH剂

量

测

量02040

103其他相关流程实验剂量计划设计参考01实验剂量的计划设计、照射对象的定位与验证及剂量计算、记录、跟踪等流程参考常规放疗流程。小动物实验剂量计算特殊性02目前无商用小动物照射计划系统，

一般使用物理师自行开发的蒙特卡罗计算软件完成个体化剂量计算，为保证重复性，通常使用统一模体对参考点剂量进行计算和验证。剂量可追溯性实现方法03在条件允许情况下，实验中在每个照射对象后端放置胶片，及时扫描存档，实现每次实验中剂量的可追溯性。03实验前剂量标定04前言恶性肿瘤放疗现状与挑战放射治疗的重要地位放射治疗是恶性肿瘤的主要治疗手段之一，70%的肿瘤患者在不同阶

段需要接受放疗，在肿瘤综合治疗中具有不可替代的作用。放疗不良反应的问题常规放疗虽能有效杀伤肿瘤，但不良反应不可低估，正常组织损伤限

制了治疗剂量提升，如何减小放疗不良反应成为研究重点。FLASH效应的首次发现2014年，Favaudon团队在《ScienceTranslationalMedicine》

首次报道：超高剂量率(平均剂量率≥40Gy/s)电子束可维持

肿瘤杀灭效果，同时显著减轻正常组织损伤。FLASH效应的核心特征该效应突破剂量率依赖性，在超高剂量率下实现正常组织保护与

肿瘤杀伤的分离，对传统辐射防护理论提出全新挑战。效应的学术命名与意义学界将这种突破剂量率依赖性的保护效应命名为

“FLASH效应”,

为放疗技术革新提供了全新方向，有望解决常规放疗不良反应难

题。FLASH效应的发现与意义X-FLASH研究平台的突破基于成都太赫兹自由电子激光装置

(CTFEL),FLASH放疗联合研发团队搭建全球首台高能X射线FLASH照射研究

平台

(PARTER),国际首次证实X-FLASH可产生FLASH效应。技术的时间生物学特性与常规放疗(0.03~0.1Gy/s)相比，X-FLASH将治疗时间从数十分钟压缩至亚秒级，其独特时间生物学特性颠覆传统放疗模式。当前面临的核心挑战X-FLASH效应的分子机制、剂量响应规律及临床转化路径仍亟待系统阐明，限制了技术从基础研究向临床应用

的跨越。X-FLASH技术的发展与挑战共识的实践意义为解析FLASH效应机制、验证设备性能、设计临床前研究提供可复制的实验平台，助力突破技术瓶颈，为X-FLASH临床转化提供坚实依据。共识的核心目标构建规范化、操作性强的X-FLASH临床前研究操作体系，整合电离辐射剂量学、体外细胞实验、动物模型辐照等关键环节的标准化流程。目前FLASH照射临床前研究数量快速增长，但缺乏统一规范的研究流程或共识，导致实验结果可比性差、重复性不足。共识的目的与意义临床前研究的现状问题05X-FLASH加速器束流和剂量参数监测剂量学设备组成主要包括相对剂量监测(束流监视)和绝

对剂量测定(吸收剂量测量)设备，二者

共同保障X-FLASH照射剂量准确性与安全

性。束流监视器类型及特点分为束内和束外监视器：束内用于小动物

精准剂量控制，需专用探测器(如X-FLASH专用穿透电离室等);束外用于环

境剂量监测，易受样品散射干扰，更换样

品时需谨慎评估影响。束流监视器核心目标实时验证射线束能量、剂量率、均匀性、

对称性等参数是否符合治疗计划要求，在

束流输出达预设值时关停束流。束流监视器性能要求探测器响应时间需匹配加速器脉冲结构，

剂量线性R²>0.999,重复性变异系数<1%,

透射型探测器建议具备不少于两个独立通

道以监视剂量分布变化。剂量学设备的选择、维护和检测定期维护检测要求交付时需检测测量重复性、剂量

线性、剂量率线性、射野平坦度、

对称性及安全联锁功能，每月进

行相关参数月检以确保设备稳定。实验前设备状态确认每次实验前需对剂量监测设备进

行测试，确保其工况正常，结合当前X-FLASH设备现状，为相关

参数提供参考性建议。关键性能参数标准重复性要求在±1%以内，剂量线

性在±2%以内，剂量率线性在±5%以内，具体测量计算方法可

参考GB15213-2016。剂量监测设备维护与检测剂量测量核心目的确保小动物接受的照射剂量准确符合治疗

计划，是放射治疗质量保证的关键环节。EBT系列胶片使用注意事项保存需控制湿度、温度，使用前扫描本底

灰度值，裁剪推荐矩形以减少误差；扫描

时固定角度和位置，避免影响输出值(最

大影响可能超过10%);辐照后颜色随时间

变

深

，EBT4胶片需等待24h达稳定值，5min等待可获3%-5%测量不确定度。剂量测量设备分类及特点分为离线和在线剂量计：离线剂量计(如

EBT系列胶片、丙氨酸、热释光等)对剂量

率不敏感，FLASH和常规工况下剂量响应曲线基本一致；在线剂量计需关注剂量率响

应特征。剂量测量基本流程将剂量计探头置于模拟样品或标准水模目

标位置，辐照后离线/在线读取信号，与标

准辐射场标定值比对，得到可追溯的绝对

剂量值。X-FLASH剂

量

测

量实验剂量计划设计参考小动物实验剂量计算特殊性剂量可追溯性实现方法实验剂量的计划设计、照射对象的

定位与验证及剂量计算、记录、跟

踪等流程参考常规放疗流程。目前无商用小动物照射计划系统，剂量计算一般依赖物理师开发的蒙

特卡罗计算软件，为保证重复性，

通常使用统一模体对参考点剂量进

行计算和验证。在条件允许情况下，实验中每个照

射对象后端放置胶片，照射后及时

扫描存档，实现每次实验剂量的可

追溯性，为实验结果可靠性提供保

障。其他相关流程06实验前剂量标定鞭凭貌的床燃的蘑村瀣稻重箭橘窥奢退力的糟看的魑菌，童胸腐俺桢

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席

通

罐

制椭蓄评估方法在无样品条件下连续出束10次，通

过穿透电离室反馈跳数

(MU)

变异程度进行评估。合格标准若跳数变异程度<±1%,表明装置

状态稳定，可进行后续剂量标定。装置状态评估小鼠放射性损伤模型照射野全脑照射：1.2cm

(头脚方向)×2cm

(左右方向),射野头侧界

为双耳缘连线；全胸腔照射：2cm(头尾方向)×4cm

(左右方向),射野头侧界为双耳缘连线；全腹腔照射：4cm

(头尾方向)

×4cm

(左右方向),射野尾侧界为肛门；皮肤照射：2cm

(头脚

方向)×3cm

(左右方向),下界为膝关节；全身照射：8cm

(

头脚方向)×5cm

(左右方向),覆盖小鼠全身。荷瘤小鼠模型照射野皮下移植瘤模型推荐2cm

(头脚方向)×3cm

(左右方向);原位

肿瘤模型根据目标区域范围确定。细胞实验照射野根据细胞照射目标区域范围确定，照射野需大于目标区域且保证区域内剂量分布均匀。照射野确定小鼠放射性损伤模型剂量放射性脑损伤模型：10~30Gy;

放

射性肺损伤模型：17~30Gy;放

射

性肠损伤模型：12~16Gy;放射性

皮肤损伤模型：25~35Gy;放射性造血系统损伤模型：6~8Gy(均为EBT-XD标定剂量，且胶片事先校准“剂量-灰度相关性”)。细胞实验剂量目标剂量设定为6~10Gy(EBT4胶片剂量线性范围1~10Gy),

且EBT4胶片均经医用直线加速器与金刚石电离室校准“剂量-灰度相关性”。荷瘤小鼠模型剂量依据肿瘤模型放射敏感性选择，避免剂量过低导致肿瘤不退缩或过高导致肿瘤快速消失，以有效监测肿瘤体积变化。照射剂量设定胶片摆放要求细胞实验：基于源靶距调节SSD,

选

择与培养瓶/皿细胞贴壁面厚度一致的固体水模置于射野中心，EBT4胶片

固定于水模之上，背面为射线入射方

向，中心与射野中心重合；小鼠模型：

调节SSD,

选择与辐照区域厚度一致

的固体水模，EBT-XD胶片置于水模厚

度中心位置，入射方向覆盖超过DBR

厚度的生物补偿膜，中心与射野中心

重

合

。照射及胶片剂量检测照射同时计时并记录跳数与脉冲数，照射后5分钟扫描胶片灰度，依据“剂量-灰度相关性”读出照射野80%

范围内及中心5mm×5mm范围内红、绿、

蓝三通道剂量，三通道剂量差异应<

3%,细胞照射目标范围内剂量波动应

<5%;合格后计算射野平均剂量/胶片跳数及射野中心剂量/胶片跳数。辐照剂量标定流程扫描胶片本底将胶片裁剪成适当大小，正面朝上

(右上角做标记)置于扫描仪中心，

按规范扫描胶片本底灰度值。07生物学实验——细胞实验随机性原则的核心要求样品照射顺序需严格遵循随机性原则，通过随机化分组或随机排序确定

照射先后，消除操作流程、环境因素(如温度、湿度变化)及时间依赖

性(如细胞代谢周期、小鼠生理节律)可能引发的系统性偏差。非随机化的潜在风险若未采用随机顺序，可能导致实验组与对照组在照射时间、操作人员熟

练度等非干预因素上产生差异，使实验结果无法准确归因于X-FLASH照射

本身，降低数据可靠性与结论说服力。样品照射顺序原则细胞准备规范培养瓶贴壁细胞需注满培养基并

排尽气泡，培养皿贴壁细胞需弃

去培养基，离心管悬浮细胞需低

速离心使细胞沉降至管底，均用封口膜封口防污染；厚度<1mm

的细胞/类器官可忽略剂量衰减

影

响

。照射操作步骤培养瓶/皿贴壁细胞置于射野中央，细胞贴壁面朝向射线入射方

向，底面外侧贴EBT4胶片监测剂量；离心管置于2cm厚亚克力板孔道中，沉降区对准射野中心；按标定参数给予目标脉冲数照射。对照组设置要求对照组细胞除不进行出束照射外，其余处理(放置位置、等待时间、

培养条件等)与实验组保持完全

一致，以排除非照射因素对实验

结果的干扰。水平束X-FLASH照射平台操作照射定位与补偿措施培养瓶/皿置于射野中央，若实

际厚度<2cm,需覆盖生物补偿膜使剂量建成区总厚度达2cm;底面外侧贴EBT4胶片用于实时剂量监测，确保照射剂量精准可控。细胞准备要点照射前在超净台内将培养瓶/皿

注满培养基并尽量排尽气泡，采

用封口膜密封防止污染；对于厚

度

<

1mm的细胞/类器官，可忽略

其对射线剂量的衰减作用。照射实施与对照设计根据剂量标定参数给予目标脉冲

数的X-FLASH或常规剂量率照射；

对照组除不启动束流外，放置位

置、培养条件及处理流程与实验

组严格一致，保证实验的可比性与科学性。垂直束X-FLASH光子照射平台操作08生物学实验——小鼠实验择和动物鼠辐射纯麻醉，苦少且麻醉药物选择原则优先选择对心肺功能影响小、代谢快、安全性高的药物，如丙泊酚等，需注意剂量依赖的呼吸抑制风险，可参考

相关文献根据造模目的选择。麻醉注意事项加速器机房温度低，

小鼠麻醉后失温死亡

结束后用加热垫保温

复，密切观察麻醉恢实验小鼠基本要求选用6~8周龄、体质量18~20g的标准化小鼠，需人

工饲养繁育，微生物及寄生

虫受控，遗传背景明确或来

源清楚。麻醉重要性与方式选麻醉是保证实验顺利

福利的关键，健康小损伤建模推荐全身单

因其即时损伤小、痛

便于固定。实验动物选择与麻醉需避免

;实验

助其恢

复情况。不同照射类型固定要点①全脑照射：头部与中心十字线延长线对齐，头侧

界为双眼后眦连线，用弹性束缚带牵引上门齿防下

垂；②全胸腔照射：脊柱与中心十字线对齐，头侧

界为双耳缘连线；③全腹腔照射：脊柱与中心十字

线对齐，尾侧界为肛门；④皮肤照射：一侧股骨与

中心十字线对齐，脚侧界为膝关节，辐照侧后腿外

展；⑤全身照射：脊柱与中心十字线对齐，中心与

射野中心重叠，可定制专用固定装置。小鼠放射性损伤模型构建——固定固定目的与材料固定目的是保证靶器官、靶组织位于射野内，所需

材料包括2mm厚透明亚克力固定板(标示射野中心

和范围)、医用压敏胶带、弹性束缚带(直径约

5cm)

及生物补偿物膜(厚度超过DBR)。通用固定步骤将麻醉小鼠俯卧位置于亚克力固定板，调整为水平

位，确保脊柱与固定板纵轴平行、身体伸展，按解

剖标志使射野覆盖靶区，入射方向覆盖生物补偿膜。固定后检验方法评估麻醉深度，观察是否过浅或射野内组织移位；检查体位稳定性，确认胶带是否粘紧、有无脱落风险(水平束照射重点关注)。小鼠放射性损伤模型构建——固定对照组处理方式除不出束照射外，其余处理方式(包括放置位置、等待时间等)均与照射组严格一致，以排除非照射因素干扰。固定板放置方法将固定好小鼠的亚克力固定板置于准直器后方相应源靶距(SSD)处，确保射野中心与固定板中心重合。照射组处理方式根据剂量标定参数，给予目标脉冲数的X-FLASH照射或常规剂量率照射。小鼠放射性损伤模型构建——照射原位瘤模型按肿瘤类型确定荷瘤部位，常见模型包括细胞系来源异种移植、转移、化学诱导、基因工程和人源肿瘤异种移植模型等；脑原位瘤模型注射点为前卤中心旁开中线2mm、前后轴向尾侧1mm、颅骨表面以下腹背轴2mm

(

进

3mm退1mm),

以确保肿瘤位于射野中

心

。皮下移植瘤模型首选接种部位为小鼠后腿外侧，因其易于定位、固定和照射，肿瘤生长及放射反应便于观察量化，且能避免照射损伤重要脏器；照射前固定时，

一侧股骨与中心十字线对齐，脚侧界为膝关节，辐照侧后腿外展使腹腔远离射野。荷瘤小鼠固定与照射方