适形质子FLASH计划中的脊形滤波器串扰：对束流间距的依赖性和迭代缓解

目的：患者特异性脊形滤波器能够实现无需能量切换的适形单能量质子FLASH传输。然而，将优化的基于点的剂量分布转换为物理上相邻的脊形滤波器结构可能会引入常规孤立点优化未捕获的束流间调制误差。本研究表征了脊形滤波器串扰，评估了其对束宽与间距关系的依赖性，并开发了一种迭代缓解策略。方法：为穿过不同厚度脊形滤波器的单能质子束流生成蒙特卡罗剂量影响矩阵。优化了一个基线点权重调强质子治疗计划以满足剂量约束，并将其转换为患者特异性脊形滤波器几何结构。通过显式模拟扫描束路径中的患者特异性脊形滤波器来计算患者特异性脊形滤波器剂量分布。通过比较患者特异性脊形滤波器和基线调强质子治疗计划来量化脊形滤波器串扰。使用伽马分析、剂量体积直方图指标和平均相对剂量差评估了8、10、12和15毫米的横向束流间距。在水模体和患者CT几何结构中测试了一种迭代再优化方法。结果：脊形滤波器串扰产生热点和冷点，降低了患者特异性脊形滤波器与基线调强质子治疗计划之间的一致性。对于相同的斑点尺寸和目标几何形状，串扰随着束流间距的减小而增加。迭代再优化显著减少了剂量差异，将目标中的平均相对剂量差在水模体中从8.9%降低到3.4%，在CT中从3.7%降低到1.8%。意义：脊形滤波器串扰是基于脊形滤波器的适形质子FLASH计划中剂量不一致性的一个重要来源。其对束宽与间距关系的依赖性以及通过迭代再优化的缓解为改善患者特异性单能量质子FLASH传输的准确性和鲁棒性提供了一个实用框架。