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oe1(光电查) - 科学论文

10 条数据
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  • 用于带电粒子束的超薄束流剖面仪的研制

    摘要： 在质子治疗过程中对患者进行束流剖面监测需要采用超薄探测器以保持高束流质量。对于线路上游的探测器，其材料预算需低至约15微米水当量。此外，当前为治疗高度耐药肿瘤而提升剂量的趋势，对探测器的辐射硬度和动态范围提出了更高要求。我们提出一种新型束流剖面仪PEPITES，该设备利用二次电子发射(SEE)原理并通过薄膜技术制造。通过使束流穿过能产生SEE信号的图案或图案序列来实现剖面测量——由于SEE源自表面数纳米区域，这些图案可制成超薄结构。这些图案沉积于薄膜上，与电离室等常规系统不同，薄膜不受机械约束限制，因此能承受更高吸收剂量并实现理论最小厚度。我们已构建简易演示原型机，并在圣埃尔布兰ARRONAX回旋加速器上成功使用质子束开展测试（电流范围100飞安至10纳安，能量范围30-68兆电子伏特）。本文展示了这些测试的束流剖面结果，并阐述了下一代原型的研发计划。

    关键词： 质子治疗、薄膜、束流剖面仪

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 点扫描质子治疗中Gafchromic EBT3胶片LET依赖性的线性关系

    摘要： 放射变色胶片是一种极具价值的剂量测定工具，主要得益于其亚毫米级的空间分辨率。为精确开展质子剂量测定，必须对胶片响应与线性能量转移（LET）的依赖关系进行表征和校准。本研究针对多种质子射野，将胶片响应不足（即"淬灭效应"）表征为剂量加权线性能量转移（LETd）的函数，并建立了与LETd的简单线性关系。我们在经点扫描质子束照射的PMMA模体中，通过深度函数进行测量。实验射野能量分别为71.3 MeV、带滤过片的71.3 MeV及159.9 MeV。在布拉格峰区以0.5-1 mm深度步长逐层测量时，采用PTW Markus电离室和EBT3放射变色胶片同步测定剂量。通过胶片与电离室测得剂量的比值来表征EBT3的响应不足。实验装置的LETd值采用自主开发的临床蒙特卡罗程序计算。测量显示胶片响应不足随LETd增加而加剧：当LETd=5 keV/μm时响应不足约10%，LETd=8 keV/μm时增至约20%。将所有测量的响应不足值与LETd作图后进行线性拟合，得到响应不足函数U=[(-0.0251±0.0010) μm/keV]×LETd+(1.02±0.01)。该线性关系最终应用于展宽布拉格峰（SOBP）内的胶片测量：若不对SOBP测量中的LETd依赖性进行校正，胶片与蒙特卡罗剂量分布在远端边缘的偏差超过15%；经校正后，修正的胶片分布与蒙特卡罗分布在2%剂量差异和1 mm空间范围内完全吻合。

    关键词： 剂量学、胶片、传能线密度、质子治疗

    更新于2025-09-22 14:27:07

  • 轮廓扫描、多叶准直及其与质子笔形束扫描的组合

    摘要： 在质子治疗中，横向剂量跌落常被用于?；す丶鞴?。因此提升质子笔形束扫描的半影区控制至关重要。但既往研究表明，在水中深度超过15厘米时可能无需准直。本研究针对患者解剖结构，探究了薄型多叶准直器（厚度仅足以完全阻挡水中射程<15厘米的质子）在能量层特异性准直中的有效性——该方案结合了栅格扫描与轮廓扫描两种PBS质子治疗模式。为此，我们在优化过程中引入了仅基于治疗计划系统数据的准直束形状解析模型，随后通过蒙特卡罗方法重新计算优化方案，以最精确地模拟准直器的完整物理效应。对于栅格扫描，相比无准直的相同笔形束排布，能量特异性准直使示例患者靶区外V30值降低19.8%；若联合轮廓扫描则可进一步降低5.6%。此外为四位患者制定的混合方案（深部射野（最大射程>15厘米WER）采用轮廓扫描，浅表射野（<15厘米）采用准直轮廓扫描），使V30降低0.8%-8.0%，脑干平均剂量降低1.5%-3.3%。但与最佳无准直方案相比，靶区剂量均匀性未出现显著差异。结论表明：薄型多叶准直器结合轮廓扫描的能量层特异性准直方案，在PBS质子治疗中具有潜在优势。

    关键词： 准直、优化、笔形束扫描、质子治疗、半影

    更新于2025-09-22 21:13:20

  • 有特发性肺纤维化基础的非小细胞肺癌患者根治性放疗初步结果：X线与质子治疗的比较

    摘要： 背景：特发性肺纤维化（IPF）与肺癌患者接受放射治疗（RT）后的致命并发症相关；然而质子治疗降低危及生命并发症发生率的作用尚不明确。本研究报道了合并IPF的早期肺癌患者接受放疗的初步结果，重点比较X线放疗与质子治疗的差异。 方法：2010年1月至2017年10月，我们回顾性分析了264例接受根治性单纯放疗的I-II期非小细胞肺癌（NSCLC）患者病历，最终纳入30例（11.4%）合并基础IPF的患者。其中22例接受X线放疗，8例接受质子放疗。比较两种治疗方式的治疗相关并发症及生存结局。 结果：中位随访时间11个月（范围2-51个月），所有存活患者均随访至少9个月。X线治疗组发生4例（18.2%）治疗相关死亡，质子治疗组无死亡病例。多数患者在出现肺部症状后1个月内死亡，尽管接受了积极治疗。X线与质子治疗组的1年总生存率（OS）分别为46.4%和66.7%，质子治疗显示出更好的生存趋势（p=0.081）。单因素分析显示，在GAP分期II-III亚组中，质子治疗患者的生存结局显著优于X线治疗（1年OS率50.0% vs 26.4%，p=0.036）。 结论：放疗对IPF患者可能引发严重治疗相关并发症。质子治疗或有助于减少这些急性致命并发症。

    关键词： 非小细胞肺癌、放射治疗、并发症、质子治疗、特发性肺纤维化

    更新于2025-09-23 01:03:24

  • 基于标准BED模型的最佳联合质子-光子治疗方案

    摘要： 本文研究了放射肿瘤学中联合质子-光子治疗方案的潜力，特别关注分次治疗问题。通过分析讨论了有/无分次治疗的多种联合治疗模式，并从解析和数值角度论证了联合治疗具有附加价值的条件?；谏镉行Ъ亮浚˙ED）模型构建了多正常组织联合治疗最优分次问题，并利用真实患者数据进行验证。结果表明：对部分患者而言，联合治疗在生物剂量方面优于单一质子治疗（最高提升14.8%）；对另一些患者，虽疗效略逊于最优单质子方案，但能显著减少质子分次数（减轻稀缺质子治疗机位的压力），这类联合治疗方案同样具有临床价值。总体而言，随着质子治疗中心增多但治疗费用居高不下，这种联合治疗模式有望成为重要选择方案。

    关键词： 生物有效剂量（BED）、质子治疗、优化、调强放射治疗（IMRT）、多模态治疗

    更新于2025-09-24 07:55:24

  • 用于质子治疗剂量测量的新型掺杂Gd3+的硅基光纤材料

    摘要： 光纤凭借其卓越的空间分辨率和质子束中无明显切伦科夫辐射污染的特性，在小野质子治疗精准剂量测定领域展现出应用前景。大多数闪烁体探测器存在一个已知缺陷：当处于高线性能量转移区域（如质子束布拉格峰区域）时会出现信号淬灭现象。本研究采用溶胶-凝胶技术制备新型光纤体材料，探究其在质子治疗剂量测定中的潜力。该类玻璃由非晶态二氧化硅(SiO2)掺杂钆离子(Gd3+)构成，在质子辐照下会呈现约314纳米的独特发光带，展现出优异的发光特性。这些光纤由里尔大学研制，并在TRIUMF质子治疗设施中采用8.2-62.9 MeV质子束及2-6 nA引出束流进行测试。我们测量了剂量率依赖性和淬灭效应，并与同样采用溶胶-凝胶技术制备的掺铈(Ce3+)和铜(Cu+)二氧化硅光纤进行对比。三种光纤在辐照下均呈现强紫外(Gd)或可见光(Cu,Ce)发光，其发射强度与质子通量直接相关。值得注意的是，直径0.5毫米的Gd3+掺杂光纤展现出更优的布拉格峰分辨率，其Birks常数kB为(0.0162±0.0003) cm/MeV，显著低于Ce3+光纤的(0.0333±0.0006) cm/MeV和Cu+光纤的(0.0352±0.0003) cm/MeV，表明其淬灭效应明显减弱。据我们所知，这是首次报道二氧化硅基光纤材料具有如此优异的kB值，明确显示该光纤比常规塑料闪烁体具有更低的淬灭特性。该结果表明这种无机光纤材料在质子治疗剂量测定领域具有重要应用潜力。

    关键词： 布拉格峰、剂量测定、掺杂Gd3+的二氧化硅、光纤、猝灭、溶胶-凝胶技术、质子治疗

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 碲化镉太阳能电池在质子治疗束模式下的辐射硬度

    摘要： 我们评估了碲化镉（CdTe）太阳能电池在质子束辐照下的耐久性，并通过应用100 MeV的笔形束扫描（PBS）辐照，探究其作为质子束治疗剂量计的可行性。具体而言，分别以0、1012、1013、101?和101? cm?2的辐照剂量施加100 MeV质子PBS束。结果显示，在最高剂量1×101? cm?2下，太阳能电池性能参数——开路电压（Voc）、短路电流（Jsc）、填充因子（FF）和效率（?）的剩余因子（定义为退化值与初始值的比值）分别约为参考电池（未辐照）的89%、44%、69%和30%。尤其在1×101? cm?2的高注量下，主要参数转换效率仍保持参考电池的约70%。此外，我们利用粒子模拟软件根据PBS束能量观测氢原子的投影射程，并评估了CdTe电池中累积的注量。随着能量增加，由于质子布拉格峰的特性，电池内部累积的注量趋于减少，从而降低了质子束引起的电池辐射损伤。本研究结果可为薄膜太阳能电池剂量计传感器研究提供重要参考，并为未来CdTe太阳能电池在质子束治疗中的应用奠定基础。

    关键词： 辐射硬度、质子治疗、剂量传感器、笔形束扫描照射、碲化镉太阳能电池

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 针对质子治疗在线监测的4.4 MeV瞬发伽马射线高精度康普顿成像技术

    摘要： 质子治疗是癌症治疗中广泛使用且有效的方法。高剂量浓度的质子束能减少对正常组织的损伤，但同时也要求极高的照射精度。正电子发射断层扫描（PET）通常用于照射后验证质子射程，然而正电子分布与质子沉积能量并不相似。近期，瞬发伽马射线成像作为一种新型在线成像技术备受关注。特别是来自12C*的4.4 MeV伽马射线是监测质子剂量的最佳探针之一，但其成像技术尚未成熟。我们开发了一种基于Ce:GAGG闪烁体与多像素光子计数器（MPPC）阵列的新型三维位置灵敏康普顿相机，使其特别适用于1-10 MeV范围的成像。该相机在4.4 MeV能量下的角分辨率为5度（半高全宽）。我们建立了多种方法来区分多重康普顿散射和逃逸事件——这两者都可能成为精确成像瞬发伽马射线的关键背景噪声。通过用70 MeV质子束照射PMMA模体，我们证实4.4 MeV伽马射线图像如PHITS模拟预期那样清晰集中在布拉格峰区域。

    关键词： 质子治疗、MPPC（多像素光子计数器）、瞬发伽马射线成像、康普顿相机

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 基于四维锥形束CT的质子剂量计算可行性研究：一项离体猪肺模体实验

    摘要： 呼吸模式和患者解剖结构的分次间变化会导致质子治疗中的剂量不确定性。一种监测这些变化的方法是利用常规用于患者定位的锥形束CT（CBCT）扫描，将其重建为4DCBCT，并通过变形图像配准（DIR）结合诊断级4DCT的精确CT值与每日4DCBCT的几何结构生成"虚拟CT"（vCT）。本研究评估了不同的4DCBCT重建算法和DIR方法。为此，分别获取了具有663和2350个投影的移动离体猪肺模体的CBCT扫描，并配有额外的4DCT作为参考。使用阿姆斯特丹遮罩法将CBCT投影分为10个相位区间，首先采用重建工具包（RTK）的FDK算法，随后使用Gadgetron工具包实现的迭代重建算法进行逐相位重建。通过DIR对相应的4DCT相位进行校正，分别采用REGGUI的Morphons算法和Plastimatch的B样条变形，生成最终的4DvCT。通过目视检查和计算从模体表面到靶区远端边缘不同角度的水等效厚度（WET）图，将生成的4DvCT与4DCT进行比较。优化后的流程在输入相位不匹配的情况下以及在临床患者数据集上均成功重复。在4DvCT上模拟质子治疗计划，并通过伽马通过率分析将剂量分布与基于4DCT的参考值进行比较。迭代重建与Morphons DIR的组合产生了最准确的4DvCT，中位WET差异小于2 mm，各相位的3%/3 mm伽马通过率在89%至99%之间。这些结果表明，对迭代重建的4DCBCT进行图像校正，并结合计划CT的Morphons DIR，可能产生足够准确的4DvCT，用于每日时间分辨的质子剂量计算。

    关键词： 自适应质子治疗、锥形束CT、质子治疗、剂量监测

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • PRaVDA：首个用于质子计算机断层扫描的固态系统

    摘要： 目的：质子CT被广泛认为是质子束放射治疗计划中传统X射线CT的有效替代方案。本文介绍了一种完全基于固态探测器技术的新型质子CT成像系统。与传统的闪烁体量热计相比，位置敏感探测器可在每个读出周期追踪多个质子，从而有望缩短质子CT扫描时间。文中讨论了其组件的设计与特性，并展示了采用全固态成像系统获得的早期质子CT图像，同时量化了相对阻止本领（RSP）的准确性（定义见第四节）。 方法：PRaVDA合作团队开发了一套基于硅条探测器的质子CT固态成像系统。该系统包含通过成像模体推断单个质子轨迹的跟踪系统，以及记录每个质子相应剩余能量（射程）的射程望远镜（RT）。实验获得的质子CT扫描数据采用反投影后滤波算法进行CT重建。 结果：展示了一个全固态系统对成像模体（直径75毫米含组织替代插入物的PMMA球体，采用被动散射125 MeV质子束照射）进行质子CT成像的初步实验结果。所有插入物的RSP测量准确度达到1.6%。 结论：全固态质子CT成像系统已证明能利用质子对模体成像并成功提高RSP准确度。这些积极结果，加上系统应对高质子通量（质子/秒）的能力，表明该研究平台可提升当前质子束放射治疗计划的标准。

    关键词： 质子治疗，质子CT（爱思唯尔），固态探测器

    更新于2025-09-04 15:30:14