凝聚态基于能量分辨的质子成像系统ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,基于能量分辨的质子成像系统,基于能量分辨的质子成像系统,Engelsman,M,et al.,Semin Radiat Oncol,(2013,),Yang M,et al,.Phys Med,Biol(2012),解决方法,质子成像,:,有望达到,1%,的射程不确定,直接测量等效水深度,(WEPL),降低射程不确定性,在线体内质子射程验证,Poludniowski G,et al,.Br J,Radiol(,2015,),2,背景介绍,问题,质子的,Bragg,峰和体内有限的射程,对射程不确定性非常敏感,X,射线,CT,:,在肺部,5%,的射程不确定,Engelsman M,et al.Semin Radi,TOPAS,一个新的针对质子放疗的蒙特卡洛软件,由,MGH,开发，基于,Geant4,几何，粒子源，计数，,DICOM,，时间特性,3,蒙特卡洛,方法,基于概率和统计理论的数值计算方法,放射医学剂量计算的黄金标准,计算,所需时间太,长,用于临床计划的验证,背景介绍,TOPAS3蒙特卡洛方法背景介绍,一个新的主动扫描质子,系统,快速的能量变换,适合运动肿瘤的治疗,第一个,HYPERSCAN,蒙特卡洛模型,4,材料与,方法,:HYPERSCAN,质子笔形束扫描系统,HYERSCAN,能量变换系统,TOPAS,模型示意图,一个新的主动扫描质子系统4材料与方法:HYPERSCAN质子,肺癌,4DCT,10,个呼吸相位,10,个计算人体模型,基于病人的计算人体模型,0.82 mm,*,0.82 mm,*,2.5,mm,Schneider,HU,到,材料元素和密度转换因子,25,种不同的材料,4D,体,模横断面,4D,体,模矢断面,4DCT,冠断面,4D,体模冠断面,5,材料与方法：,4DCT,和,4D,计算人体模型,肺癌4DCTSchneider HU到材料元素和密度转换因子,材料与,方法,:Energy Resolved Dose Function(ERDF),不同,能量的质子束照射水体模,所有质子束沉积在特定水深度的剂量组成一个,ERDF,每个,ERDF,对应于一个特定的水等效深度,(WET),ERDF,曲线类似于,Bragg,峰曲线但是在,X,轴上反转,6,材料与方法:Energy Resolved Dose Fun,材料与方法,:,WEPL,计算,体素化体模,模拟的,剂量,曲线拟合,标准数据库,最小二乘法拟合,7,材料与方法:WEPL计算体素化体模模拟的剂量曲线拟合标准数据,8,8,A:,前胸壁,B:,肺,C:,肿瘤,D:,后胸壁,材料与,方法,:,照射区域,探测器,照射野,X-ray CT,的横断面,9,A:前胸壁材料与方法:照射区域探测器照射野X-ray CT,35,种能量的质子束照射图中红色方框,内,的区域,紧,挨混着模拟一个平行板探测器来探测质子剂量,1 mm,空间分辨率,X-ray CT,矢断面,体素体模,质子影像,结果,:,质子成像,10,X,射线影像,35种能量的质子束照射图中红色方框内的区域X-ray CT矢,结果,:,单能质子成像,不同能量的质子对不同的区域进行成像,合适,的质子能量能够探测到肿瘤运动,边界很模糊没有,WEPL,信息,139 MeV,179 MeV,11,结果:单能质子成像不同能量的质子对不同的区域进行成像139,结果,:4DCT,和,4D,质子影像,一个运动肿瘤边界清晰的,4D,质子影像,很容易判断肿瘤位置,反映了肿瘤的运动和,WEPL,的变化,肿瘤的位置和,WEPL,值都随着呼吸在变化,X-ray 4DCT,4D,质子影像,12,结果:4DCT和4D质子影像一个运动肿瘤边界清晰的4D质子影,沿红线从上到下的,WEPL,值分布,WEPL,分布图上肿瘤位置明显,清晰的肿瘤边界,红线上的,WEPL,分布,Phase0,的质子成像,结果,:phase0,的质子影像,13,沿红线从上到下的WEPL值分布红线上的WEPL分布Phase,结果,:,不同相位的,WEPL,变化,不同相位之间的,WEPL,变化不可忽视,剧烈,的,WEPL,变化主要由肿瘤运动引起,由呼吸和心跳引起的,WEPL,变化值得关注,4D,质子影像,4D WEPL,变化图,:phase0-phaseX,14,结果:不同相位的WEPL变化不同相位之间的WEPL变化不可忽,结果,:,身体不同评估部位的,WEPL,变化,肿瘤和肿瘤附近区域有剧烈的,WEPL,变化,WEPL,变化最大,值,超过了,15 mm,肺部的,WEPL,也,会随着呼吸而变化,不同相位的,WEPL,变化,取样区域示意图,15,结果:身体不同评估部位的WEPL变化肿瘤和肿瘤附近区域有剧烈,结果,:,ERDFs,和射程混杂,ERDFs,剧烈射程混杂,轻微射程混杂,抽样点示意图,16,结果:ERDFs和射程混杂ERDFs剧烈射程混杂轻微射程混杂,结论,一个基于能量分辨的质子成像系统蒙特卡洛模型,使用,4DCT,模拟了,4D,质子影像,质子影像上的肺部肿瘤比,X,光影像上的,清晰,由肿瘤运动引起了剧烈的,WEPL,变化,在质子影像上测量了射程混杂,该系统能用于,4D,质子成像,可,用于,4D,图像引导质子放疗,17,结论一个基于能量分辨的质子成像系统蒙特卡洛模型17,