混合 Compton-PET 成像用于离子范围验证：沙德堡重离子治疗中心的质子、氦和碳离子治疗的前临床研究
医学物理
2025-04-18 v2 仪器与探测器
摘要
实时提高离子范围验证的准确性将为离子束治疗的应用提供重要进展。正电子发射断层扫描（PET）和prompt伽马成像（PGI）是两种最具前景且受到广泛研究的方法，各自都有自己的优势和挑战。迄今为止，这两种方法都分别用于离子范围验证。然而，在相同的成像框架中同时结合 PET 和 PGI 可能为更有效地利用由离子束在组织中激发的所有辐射信号提供可能性。本文报告了首个前临床阶段的混合 PET-PGI 成像系统的实现，并探讨了其在多个离子束物种（氢、氦和碳）、能量（55 MeV至275 MeV）和强度（10^7-10^9 个离子/点）下的性能，这些条件代表了临床条件。实验是在沙德堡重离子治疗中心的同步加速器上，使用四个 Compton 相机以双面面对配置进行笔画束扫描技术所进行的测量。结果表明，混合 PET-PGI 技术适用于相对较低能量（55-155 MeV）的质子束。另一方面，对于氦和碳离子在更高能量（155-275 MeV）下的束流，范围监测更加具有挑战性，这是由于来自额外核过程的大背景所致。实验结果在基于真实Monte Carlo（MC）计算的理论模型中得到良好解释，这些计算与测量数据表现出良好的一致性。本工作可为混合 PET-PGI 系统的进一步改进指导方向，以实现该创新技术的临床应用。
引用
@article{arxiv.2504.11273,
title = {Hybrid Compton-PET Imaging for ion-range verification:A Preclinical Study for Proton-, Helium-, and Carbon-Therapy at HIT},
author = {Javier Balibrea-Correa and Jorge Lerendegui-Marco and Ion Ladarescu and Sergio Morell and Carlos Guerrero and Teresa Rodríguez-González and Maria del Carmen Jiménez-Ramos and Jose Manuel Quesada and Julia Bauer and Stephan Brons and César Domingo-Pardo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.11273},
year = {2025}
}