质子FLASH放疗集成优化背后量子物理过程的验证
医学物理
2022-12-21 v1
摘要
FLASH是一种新的治疗模态,需要对剂量、剂量率和LET进行优化。在此我们验证FLASH条件下的这三个量,其中包括作为新提出的集成优化框架基础的含时瞬时剂量率(IDR)曲线和LET谱中的量子不确定性。在Emory质子治疗中心使用标称能量为250 MeV的FLASH质子束和3D打印脊形滤波器对剂量、IDR和LET进行了测量。由于3D打印树脂由专有化学配方制成,我们开发了一种在模拟中真实表征和建模该材料的方法。三维空间中的绝对剂量使用2D MatriXX PT探测器以及新型4D多层条带电离室(MLSIC)测量,后者还同时测量IDR。进一步的计时数据通过在次级束中利用Minipix Timepix3探测瞬发伽马射线测得;第二个探测器Advapix Timepix3用于测量LET。为考虑粒子输运的量子力学性质,我们开发了一种在高通量初级束中探测单个质子的技术,这对于正确测量LET谱是必要的。TOPAS模拟与测量结果一致,绝对剂量通常具有至少95%的伽马通过率(3 mm/3%标准)。同样,IDR和LET显示出良好一致性,平均IDR值在0.3%内相符且涨落约为10%,LET分布重叠至少85%并显示出随深度增加高LET成分(大于4 keV/um)的增多。随着LET和FLASH优化持续普及,测量IDR、LET和剂量将变得更加重要,我们期望此处描述的方法将成为放疗治疗计划与QA中的有用工具。
引用
@article{arxiv.2212.09936,
title = {Validation of the Quantum Physics Processes Underlying the Integrated Optimization of Proton FLASH Radiotherapy},
author = {Nathan Harrison and Serdar Charyyev and Cristina Oancea and Alexander Stanforth and Shuang Zhou and William Dynan and Tiezhi Zhang and Steven Biegalski and Liyong Lin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.09936},
year = {2022}
}