混合离子束实现碳离子治疗中的同步治疗与实时成像
医学物理
2026-03-16 v1
摘要
碳离子治疗是最先进的放射治疗形式之一，有望提高对耐药性癌症的疗效。然而，碳离子布拉格峰提供的高精度需要精确了解束流在患者体内的射程。我们报告了利用混合离子束进行射程监测和射野成像的首次实验实现，其中碳离子治疗肿瘤，而同时加速到相同速度的氦离子完全穿过患者并提供治疗反馈。利用GSI同步加速器，加速了由12C3+和4He1+离子组成的束流，利用了它们几乎相同的荷质比。展示了在氦离子比例低至7%时可控提取的稳定性。束流表征显示，氦离子布拉格峰可以与碳离子碎片本底清晰分离，从而能够精确检测亚毫米级的布拉格峰位移。对肺癌样体模的混合束放射成像实现了优于0.5毫米的目标位置检测精度。这确立了混合束作为碳离子治疗中实时图像引导的一种强大模式，独特地提供了同步治疗递送、射程探测和射野成像。通过克服患者体内的射程不确定性，混合束将能够充分利用碳离子治疗的精度。
引用
@article{arxiv.2603.12975,
title = {Mixed Ion Beams Enable Simultaneous Treatment and Real-Time Imaging in Carbon Ion Therapy},
author = {Lennart Volz and Ronja Hetzel and Maximilian Dick and Maria Chiara Martire and Guangru Li and Christoph Schuy and Sali Ballouz and Mikael Simard and Saad Shaikh and Charles-Antoine Collins-Fekete and Tim Wagner and Michael Galonska and Andrii Patushenko and Ralph Hollinger and Fabio Maimone and Jens Stadlmann and Lars Bozyk and David Ondreka and Simone Savazzi and Marco Pullia and Marco Durante and Christian Graeff},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.12975},
year = {2026}
}