闪烁体探测器在质子重离子治疗质控中的应用

目的 采用自制二维闪烁体探测器对主动式点扫描质子重离子加速器放疗系统进行质控检测,为质子重离子束的质量(束斑位置、束斑大小、虚源、深度分布曲线及射程等)提供快速检测方法和参考。方法 探测系统由硫氧化钆闪烁体荧光屏、不锈钢板和光学数码相机组成。将质子重离子束垂直入射到闪烁体荧光屏转化为可见光,经不锈钢镜面反射至相机成像仪上形成图像信号,通过对信号分析处理,获取质控参数。结果 多丝正比室和闪烁体探测测得量束斑位置偏差<1mm。多丝正比室测得束斑大小与用闪烁体探测系统器测得量值之间差值:质子为(1.40±0.59)mm,碳离子为(0.5±0.08)mm。429.25MeV/u碳离子的x、y轴虚源分别为751.8、805.6cm,与物理距离差值<1%。测得287.5MeV/u碳离子的射程为160mm。结论 自制闪烁体探测器可以测量束斑位置、束斑大小、虚源、深度分布曲线及射程等。该探测器可作为一项质子重离子治疗质控的有效工具。     

点扫描质子束治疗机头的蒙特卡罗模拟和验证

目的 利用蒙特卡罗程序模拟点扫描质子束治疗机头,建立精准的质子束流蒙特卡罗模拟计算模型。方法 利用蒙特卡罗程序FLUKA,结合上海市质子重离子医院治疗机头几何结构,建立点扫描质子束治疗机头的蒙特卡罗模型。通过对不同能量下水中积分深度剂量分布,等中心点处空气中束斑大小的测量和模拟,建立精准的模拟模型。利用该模型模拟质子束扩展布拉格峰,并与对应治疗计划系统（treatment planning system,TPS）计算结果进行比较分析。结果 对于射程末端90%积分深度剂量值,各能量下模拟和测量的偏差均不高于0.5 mm。而对于80%至20%末端跌落,各能量质子的模拟和测量的偏差在0.1 mm以内。质子束流束斑大小的模拟与测量结果偏差最大为0.45 mm。对扩展布拉格峰的剂量验证的模拟与TPS计算结果进行对比,γ分析通过率高于90%（2 mm,2%标准）。结论 利用蒙特卡罗程序FLUKA可以建立点扫描质子治疗机头模型,该模型满足临床要求,可以精确地模拟点扫描质子束的输运。该模型通过测量验证,可以作为剂量验证工具,评估临床治疗计划,能够减少剂量验证所需的束流时间,从而增加患者治疗数量。     

前列腺癌碳离子治疗直肠剂量体积直方图预测模型

目的 基于日本经验建立局部效应模型(LEM)下前列腺癌碳离子治疗直肠剂量体积直方图(DVH)预测模型,为临床降低直肠不良反应发生率提供参考。方法 收集局限期前列腺癌患者计划CT图像 76例,采用微剂量动力模型(MKM)进行治疗计划;然后,基于与MKM计划相同的射野,采用LEM重新计算生物剂量获得LEM计划,并在LEM计划中提取直肠几何特征及DVH参数。采用线性回归法对其中 61例计划信息进行建模,余 15例计划用于验证。结果 61例患者计划靶体积沿左右方向外扩1cm后与直肠交叠部分体积同直肠体积比值可作为预测直肠DVH的特征参数。15例患者预测DVH同LEM计划DVH的拟合度优(R²=0.964),基于预测DVH进一步预测直肠不良反应与基于LEM计划DVH预测直肠不良反应的结果一致。结论 线性回归方法可建立较为准确的前列腺癌碳离子治疗直肠DVH预测模型,可能为临床降低直肠不良反应发生率提供一定参考,还有待于临床大样本数据进一步验证。