基于像素化芯片的质子透射成像模拟研究

利用高能质子对病灶区域进行成像,直接获得病灶区域对质子的阻止能力,对于减小质子治疗中射程不确定度具有重要意义。作为质子CT的基本功能,透射成像对于辅助摆位具有重要意义。本研究在Geant4程序中设计并构建基于有源阵像素CMOS芯片的紧凑型质子CT探测器,并利用180 MeV质子对该系统的透射成像能力进行评估。通过径迹角度进行精确重建,对CTP404、CTP528以及自定义材料的CTP515模块进行模拟,获得空间、密度分辨力,以及质子相对阻止能力RSP的模拟结果。结果显示选用2°质子偏转角截断值时图像信噪比得到提升,使用CTP528模块测算的空间分辨力为3~4 lp/cm;使用CTP404模块测算密度分辨力优于0.05 g/cm3,RSP分辨力在5%以内;通过对选定材料的CTP515模块进行成像,表明该系统具备用于人体常见组织成像的潜力。