基于低增益雪崩探测器飞行时间测量的新型离子成像概念
医学物理
2023-06-21 v1 仪器与探测器
摘要
离子束治疗中的治疗计划需要准确了解患者体内的相对阻止本领（RSP）分布。目前，RSP图是通过常规X射线计算机断层扫描（CT）将测得的光子衰减系数转换为离子的RSP值获得的。或者，为避免该方法固有的转换误差，可使用离子计算机断层扫描（iCT），因为它可直接确定RSP。在通常由跟踪系统和独立剩余能量探测器组成的典型iCT系统中，通过测量穿过患者的单个离子的粒子轨迹和相应水等效路径长度（WEPL）来获得RSP。在本工作中，我们探索了一种不需要剩余能量探测器的新型iCT方法。相反，WEPL是通过确定沿离子路径因能量损失引起的飞行时间（TOF）变化来间接估计的。为此，我们建立了基于低增益雪崩探测器（LGADs）的TOF-iCT系统的Geant4模型，LGADs是一种快速4D跟踪探测器，能够以高空间和时间精度测量单个粒子的到达时间和位置。为评估该TOF-iCT概念的性能，我们使用Catphan CTP404感光测定体模确定了不同系统设置下的RSP分辨率和精度。在研究的系统参数集合中，RSP精度的下限为0.91%，证明了该新型TOF-iCT概念的原理可行性。采用此方法的主要优势在于其紧凑设计可能有助于临床集成，但这仍需实验验证并改进当前的WEPL校准流程。
引用
@article{arxiv.2209.13676,
title = {Novel ion imaging concept based on time-of-flight measurements with low gain avalanche detectors},
author = {Felix Ulrich-Pur and Thomas Bergauer and Albert Hirtl and Christian Irmler and Stefanie Kaser and Florian Pitters and Simon Rit},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.13676},
year = {2023}
}