贝达尔实验室研究项目乐动体育LDsports中国

质子放射治疗在临床上用于提供高度适形剂量分布到治疗体积。然而，质子范围计算中存在的不确定性使它无法达到质子放射治疗的全部潜力。这些不确定性主要来自目标运动、患者设置和剂量计算，这些都可能导致质子布拉格峰错过治疗量。这种不确定性目前是通过在靶体周围应用治疗裕度来处理的，这对剂量分布的一致性产生了负面影响，并暴露了波束路径上更多的健康组织/器官。

基于质子的成像系统可以通过直接生成质子阻挡功率比(SPRs)的三维分布来消除距离不确定性。这些SPR值可以纳入治疗计划，以准确计算组织内的质子范围。除了治疗计划外，安装在质子治疗龙门室内的质子成像仪可以在治疗等中心提供3D成像。因此，质子系统可用于图像引导的质子治疗，并帮助快速和精确定位患者进行质子治疗。

我们实验室目前正在开发一种基于3D闪烁体探测器的质子集成成像系统设计，如图所示。与现有的2D闪烁体探测器系统不同，我们的方法可以记录从单个质子束照射中离开患者的能量衰减质子束的广泛分布。这种设计可以潜在地节省时间和减少质子成像的剂量要求。我们的质子成像系统能够生成质子x线照片和x线断层图。

虽然现代放射治疗领域具有复杂的三维特征，但标准的测量工具是点探测器和二维探测器阵列。因此，即使只在几个点测量剂量，对治疗场的验证程序也可能非常耗时。这在质子放射治疗中尤其成问题，因为质子剂量分布的形状很复杂。理想情况下，所有患者在治疗前都应测量3d剂量分布。不幸的是，由于时间的限制和合适的探测器的可用性有限，这些测量是不切实际的。

大体积闪烁探测器在复杂放射治疗领域的高分辨率和三维剂量测量方面具有潜力。闪烁体将质子束的能量转换成可见光，这可以用光学相机记录并转换成辐射剂量。通过在大探测器上从多个角度记录闪烁光，我们可以重建剂量分布的三维形状。基于液体闪烁体的探测器具有快速响应(纳秒级)、剂量率无关和线性剂量响应等特性，使其成为剂量测量的理想选择。与其他3D剂量计不同的是，液体闪烁体探测器的测量也是即时的，在剂量交付后不需要读出。

我们已经开发了线性能量转移(LET)依赖和光学伪影校正技术，3d重建算法，我们正在研究扫描质子束的质量保证程序。我们的长期目标是通过开发一种新的、快速的、可重复使用的用于患者治疗验证的3D探测器来减少放射治疗错误并提高剂量验证的准确性。

为病人提供放射治疗所涉及的技术非常复杂，而且容易出现人为错误。因此，已经引入了安全检查来最小化错误，并且通常在捕获错误方面非常成功。然而，少数被高度曝光的错误管理事件导致严重的患者伤害，证明错误仍然可以发生。在活的有机体内在接受放射治疗的过程中，测量患者接受的放射剂量，是在治疗现场验证放射量的有效方法。

在活的有机体内由于适用的检测器成本高，剂量测定法不常应用在活的有机体内剂量学和使用它们所需的技术专长。此外，金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfts)，用于在活的有机体内剂量测定，遭受辐射损伤，必须定期更换。然而，塑料闪烁探测器相对便宜，可以广泛地重复使用。塑料闪烁探测器也不受沉积剂量(如辐射能、剂量率和探测器方向)以外的因素的响应改变影响，使它们直接和准确的探测器在活的有机体内剂量测定法。

我们正在开发在活的有机体内基于塑料闪烁探测器的剂量测量系统，以建立此类系统的实用性和易用性。我们的长期目标是促进塑料闪烁探测器在常规临床中的日益普遍的使用在活的有机体内剂量学，为病人提供更高标准的护理。

在近距离放射治疗中，一个或多个放射性粒子被植入肿瘤内以根除肿瘤。虽然这种治疗是非常适形的，但限制对健康组织的辐射剂量仍然很重要。塑料闪烁探测器在测量方面有很大的前景在活的有机体内实时照射到肿瘤及其周围环境的剂量，以限制照射剂量。它们的亚毫米尺寸，快速响应(~纳秒)，水等效性，对温度的依赖性小，使塑料闪烁探测器比其他探测器具有优势。我们实验室之前进行了铱-192高剂量率近距离放射治疗的工作，并发表了多篇论文。

一个正在进行的项目的重点是扩大塑料闪烁探测器在低剂量率近距离放射治疗中的应用。为此，采用了平均能量为28 keV和21 keV的低能量放射源(如碘-125和钯-103)。本研究项目的总体目标是解释在这些能量下的能量依赖性和闪烁猝灭乐动体育LDsports中国，开发临床上可靠、准确的塑料闪烁探测器系统。

准确的放射治疗剂量可以改善治疗效果，减少副作用。不幸的是，呼吸运动会造成不准确和空间不确定性，从而导致对肿瘤的剂量不足或对正常组织的剂量过大。4D(时间分辨容积)成像技术可以解释呼吸运动，并获得患者在一个完整的呼吸周期的图像。因此，在放疗的规划过程中可以考虑呼吸运动。

与其他医学成像方式相比，MR成像的主要优势在于其优越的软组织对比度，使肿瘤和正常组织之间的可视化更清晰，更容易分割。因此，4D MR成像技术的发展对放疗的治疗计划是非常有益的。

我们目前感兴趣的是发展4D磁共振成像协议，以及新的算法，以分类获得的磁共振图像到一个4D体积。

与穿过病人身体的x射线不同，质子射线对组织的穿透范围是有限的。质子束在停止运动之前会向组织发射辐射剂量。通过适当地选择初始能量，可以调整质子束来产生最后的爆发，称为布拉格峰，主要在肿瘤组织中，允许高度适形的剂量分布。不幸的是，由于组织的异质性，患者的质子束范围存在很大的不确定性。因此，质子治疗方案必须包括肿瘤周围的大切缘。该计划还必须避免将布拉格峰直接放在关键器官前面。因此，为了使质子治疗的布拉格峰的益处最大化，我们需要降低距离的不确定性。

我们正在研究验证质子束射程的方法在活的有机体内通过在治疗过程中组织发出的二次辐射产生图像。与马里兰大学医学院放射肿瘤学副教授Jerimy C. Polf博士合作，我们正在设计一个多级康普顿散射相机，伽马射线检测系统。该系统的工作原理是重建数千条伽马射线的可能起源，这些射线在探测器中多次散射。然后可以从伽马发射源产生的图像中验证质子束的范围。

检测系统的硬件和成像算法都是目前研究的热点。乐动体育LDsports中国我们正在努力通过蒙特卡罗方法、机器学习和高性能计算的应用来改进成像算法。我们的长期目标是能够从诊所的治疗控制室实时监测光束范围。