利用单次次级离子径迹实现治疗碳离子束在模体中的三维重建
摘要
碳离子束放射治疗能够实现高度局域化的剂量沉积。然而，患者几何结构的微小变化或摆位误差都可能显著扭曲剂量分布。因此，对患者体内束流递送进行实时监测的系统极具价值，并可改善患者治疗。我们提出一种新颖的三维成像方法，利用辐照下产生的单次次级离子的测量径迹，对被辐照物体内的束流进行成像。次级粒子径迹由 TimePix 堆栈（一组平行的像素化半导体探测器）探测。我们开发了一种基于最大似然期望最大化的三维重建算法。我们通过对一个与人体头部尺寸相当的圆柱形 PMMA 模体进行 226MeV/u 碳离子笔形束辐照，展示了该新方法的适用性。模体中的束流图像由一组位于束轴 -80 度至 50 度之间的 9 个离散探测器位置重建得出。此外，我们通过辐照一个带有空气间隙以及骨和脂肪组织替代插件的 PMMA 模体，展示了可视化非均匀性的潜力。我们成功地从单次次级离子径迹重建了模体中治疗束的三维图像。该束流图像与根据束流方向和能量预期的分布吻合良好。此外，直径为 2.85 厘米、与周围材料密度差异低至 0.3g/cm 的圆柱形非均匀性被清晰可视化。这种对被辐照物体内治疗碳离子束进行成像的新颖三维方法不干扰治疗过程，且仅需单次次级离子径迹的知识。即使使用仅具有小角度覆盖范围的探测器，本工作所展示的碎裂点三维重建也被证明是可行的。
引用
@article{arxiv.1610.04522,
title = {Three dimensional reconstruction of therapeutic carbon ion beams in phantoms using single secondary ion tracks},
author = {Anna Merle Reinhart and Claudia Katharina Spindeldreier and Jan Jakubek and Maria Martisikova},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.04522},
year = {2017}
}
备注
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