動態(tài)移動吸收器可進行質子束治療

目前，有好幾種方法可處理束流掃描中的器官運動問題。一種方法是，在器官運動的周期內重復掃描多次，在靶區(qū)內獲得一個平均劑量；另一種方法是，通過呼吸運動的控制來減少器官運動的幅度，治療肺部腫瘤可采取這個方法，或根據器官運動幅度同步予以照射。還有一種選擇是用寬一些的筆形束，選用附加的準直器和補償器，以使束點大小和運動的幅度相匹配。

安德森癌癥中心轉診機構愛諾美康介紹到，很明顯，在“大”的器官運動情況下改變“小”束流點是毫無意義的。而器官運動和束流點的大小成線性正比關系。點的大小要根據治療中的解剖位置的動態(tài)變化進行選擇。選一個較大的朿流點會形成一個較粗的掃描柵格大小，從而可以減少投照時間和增加重復掃描的次數(shù)。束流點大小的可變性的研究可能是今后的一個方向。

在不增加治療總時間的情況下，增加掃描速度可多次對靶區(qū)進行照射，重復掃描次數(shù)的增加可以減少器官運動帶來的誤差。單次掃描的格式常常是不一樣的，就特定的射程而言，可根據束流點強度分布而變化。靶區(qū)遠端權重較大的束流點，需要比靶區(qū)近端權重小的點更多的重復掃描次數(shù)，這種方法可以增加重復掃描的效率，以及減少由于器官運動而引起的誤差。如果能在特定的器官運動時間段內，對靶區(qū)進行照射，則可以有效降低器官運動對治療的影響，例如監(jiān)控患者的呼吸周期。高掃描速度可以和小門控寬度，以及相關的精度結合起來。束流同步會減少劑量的均勻誤差，并改善在照射野邊上的劑量分布精確度。

安德森癌癥中心轉診機構愛諾美康介紹到，更困難但也是更有意思的研究方向是，使束流實時地跟蹤、追隨靶區(qū)的運動。側向束流位置的磁場控制可提供一個簡單的實現(xiàn)方法。但這一設想還有一些生理學上的問題需要解決，且必須確定，如何在體內器官不斷運動的情況下，保證臨床治療的精確度。另外，射線跟蹤靶區(qū)的情況下，何時需要側向校正及射程校正，以及這些計算對束流傳遞效率到底有多大的影響，都還沒有明確的答案。GSI的Weber等用移動的劑量測量水箱和4D-CT在這個方面做了重要的開創(chuàng)性試驗。

只有今后不斷地實踐，才能證明各種不同理論的優(yōu)越性。采用筆形束技術治療時的器官運動始終是一個尚未解決的問題。目前尚不能在旋轉機架1上開展相關的研究，主要原因是旋轉機架1的患者治療床被用作這個系統(tǒng)的橫向掃描軸。治療頭上安裝的準直器難以和患者保持準直。PSI安裝的新的“旋轉機架2”可實現(xiàn)這個目標。在下一節(jié)中將闡釋我們是如何計劃和考慮在這個新系統(tǒng)中改進筆形束掃描的。

新psi束流傳輸系統(tǒng)的設計參數(shù)是：相空間±3mm，±10mrad和±0.2%~±0.6%動量帶寬（和束流能量有關）。質子束流掃描需<0.5nA流強，此束流強度能顯著降低質子與其他機器配件的相互作用。不同大小的束流點，使用情況的研究正在開展。因此，旋轉機架2的射野光學系統(tǒng)設計成1:1影像（焦點到焦點），這樣掃描束流的形狀可以用旋轉機架2前面的束流線中，三合一四極棱鏡組來修改。

原則上，將光學設計成束流在走向旋轉機架2的耦合點處，進行動態(tài)準直。此耦合點的準直束流又成像在等中心處的掃描束流上。旋轉機架2是一個等中心機架。束流線軸距離旋轉機架軸的大位移是3.2m。旋轉機架只能在一側從垂直方向旋轉-30?+185°。旋轉機架2有一個固定地板和固定墻，技師可方便地在患者治療床周圍進行操作。旋轉機架2有一個治療胸部腫瘤用的呼吸門控和跟蹤設備。在偏轉磁鐵上方，有一個束流視角（beam’seyeview，BEV）的在線X射線圖像系統(tǒng)，由于該圖像系統(tǒng)位于磁鐵上方，因此能避免束流干擾，從而能在治療中獲得移動靶區(qū)的信息。

其優(yōu)點在于，有一個不被任何設備或準直器屏蔽的大視野。與旋轉機架1相比，我們將研究g干個新問題，以改進旋轉機架2的性能。其中包括速度為2cm/mS和1cm/ms的雙平行磁掃描。帶有流強調制的回旋加速器，作為一個在100lxs時間尺度中、實現(xiàn)帶束流強度控制的掃描有源裝置。用降能器和束流線在150ms內達到5mm射程階梯的快速能量變換。遙控患者治療床，調整掃描照射野，以符合任意靶區(qū)的體積要求。安德森癌癥中心轉診機構愛諾美康介紹到，研究計劃采用動態(tài)能量改變法，及可移動的預吸收器來進行低能質子束的治療。這樣治療頭可以沿束流 軸移動，患者可接受固定45°X射線的等中心治療，并避免用預吸收器治療時治療頭與患者發(fā)生碰撞。