12 C离子质子治疗中In-beam PET成像过程研究

发布时间：2021-11-09 05:19

　　放射治疗经过多年的发展,形成了当今质子重离子治疗的高端医疗系统。国产质子重离子治疗设备都在建立示范装置,未来发展潜力巨大。基于当今先进的医疗影像设备,可以对肿瘤进行精确治疗,但由于粒子治疗与传统光子治疗的不同,以及治疗过程中的不确定性会导致误差。而在束正电子发射断层成像（Inbeam PET）可以对质子重离子放射治疗的射程和剂量分布进行在线监测,给出实时结果,因此可以实时对放疗计划进行评估,确保放疗的准确性。本文以GATE软件为基础,对In-beam PET系统进行完整的模拟,得到各个时间点的重建图像,可以很好的检验治疗计划。本文分别选取三种能量的质子束（110 MeV、140 MeV、175 MeV）和碳离子束（100 AMeV、200 AMeV、300 AMeV）轰击聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）靶体,选择合适的束流周期和强度,用西门子的标准MicroPET进行测量,通过比较成熟的PET三维重建算法对数据进行成像。由于实际的In-beam PET过程是一边治疗一遍测量,而且有大量的瞬发辐射,因此PET只能在束流间歇时间进行测量。整个模拟过程分为两步进行,第一步模拟粒子治疗;第二步模拟... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

重离子治癌示范装置示意图

图 1.3 融合-削去反应示意图[6]1.3.1 PET 测量粒子射程原理PET 是现在核医学领域比较先进的临床检查设备，其基本方法是将生物体新陈代谢所必须的某种物质（如葡萄糖），标记上某种短寿命的正电子核素（如11C、18F），注射或口服进入生物体，让其在生物体中代谢聚集，反应生物体的新陈代谢活动情况。这些短寿命核素在衰变时会发射出一个正电子，在前进零点几个毫米到几毫米后耗尽能量，然后正负电子湮灭，产生两个能量为 511keV 的 光子。根据动量守恒，这两个 光子将沿着相隔 1800角的方向即一条直线上反向发射出去。这时PET探测器上如果同时测量到这两个光子，将确定一条反应线（LOR），而正负电子湮灭位置肯定在这条 LOR 上，当探测到很多 LOR 时，通过图像重建就可以确定放射源聚集的位置，如下图 1.4 为 PET 示意图，小动物在 PET 环的中间，一对方向相反的光子可以由 PET 环上相对的两个探测器测量到。

图 1.3 融合-削去反应示意图[6]射程原理医学领域比较先进的临床检查设备，其基本方种物质（如葡萄糖），标记上某种短寿命的正电子入生物体，让其在生物体中代谢聚集，反应寿命核素在衰变时会发射出一个正电子，在能量，然后正负电子湮灭，产生两个能量为 511两个 光子将沿着相隔 1800角的方向即一条器上如果同时测量到这两个光子，将确定一条置肯定在这条 LOR 上，当探测到很多 LOR 时聚集的位置，如下图 1.4 为 PET 示意图，小动反的光子可以由 PET 环上相对的两个探测器测


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