用于质子治疗中束流能量测量的新型探测器：可行性研究
医学物理
2020-12-02 v1
摘要
在粒子治疗中，用于束流品质评估和照射期间束流能量调制监测的快速流程是最迫切的改进方向之一。事实上，在线测量粒子束能量可评估治疗过程中的穿透范围，从而推动针对运动靶区的新型剂量投递技术的发展。为此，本文提出了一种新装置的原理验证，该装置能够基于质子的飞行时间（ToF）在数秒内测量临床质子束（60至230 MeV）的能量。该原型机由两片超快硅探测器（UFSD）垫组成，其活性厚度为80 um、灵敏面积为3 x 3 mm2，沿束流方向以望远镜构型对齐，连接宽带放大器并由数字化仪读取。测量在意大利帕维亚的国家肿瘤强子治疗中心（CNAO）进行，针对五种不同临床束流能量以及每种能量下传感器间的四种距离（7至97 cm）开展。为从测得的平均ToF推导束流能量，我们考虑了若干系统效应，开发了蒙特卡洛模拟以验证该方法，并采用全局拟合方法对系统校准。结果以CNAO提供的水等效深度所得能量值为基准进行比对。在传感器间距为67 cm和97 cm时，所有考虑的临床质子束能量均实现了数百keV的偏差，且收集所需统计量仅需数秒照射。这些初步结果表明，UFSD望远镜可在数秒内达到临床应用所需精度，从而鼓励对该原型机作进一步改进与优化研究。
引用
@article{arxiv.2003.08829,
title = {A new detector for the beam energy measurement in proton therapy: a feasibility study},
author = {A. Vignati and S. Giordanengo and F. Mas Milian and Z. Ahmadi Ganjeh and M. Donetti and F. Fausti and M. Ferrero and O. Hammad Ali and O. A. Martì Villarreal and G. Mazza and Z. Shakarami and V. Sola and A. Staiano and R. Cirio and R. Sacchi and V. Monaco and .},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.08829},
year = {2020}
}