呼吸运动对质子束扫描FLASH放射治疗的影响:在硅和模体中的测量研究

“Impact of respiratory motion on proton pencil beam scanning FLASH radiotherapy: An in silico and phantom measurement study” 

报告人：Haibo Lin 

单位：New York Proton Center

目的:

     通过模拟计算和模体测量研究质子束扫描(PBS) FLASH放射治疗(FLASH- RT)中呼吸运动对放射剂量的影响。

方法:

     采用模拟代码对临床质子PBS FLASH-RT的治疗二维剂量分布进行模拟计算，通过移动模拟网格方法研究了不同呼吸运动和给定剂量的PBS动态剂量照射影响，并且使用条带电离室阵列探测器和IROC运动平台对模拟的治疗场景进行模体二维剂量分布的测量。

结果:

     与静态剂量照射相比，临床相关的呼吸运动和剂量参数导致剂量照射的降低，如平移和变形。模拟计算表明，在某些情况下如果不采用优化方法，伽马通过率(2毫米/2%标准)和目标覆盖率可能分别降至50%和80%以下。在呼吸运动中的最大吸入阶段和最大呼气阶段产生，其伽玛通过率和目标覆盖率可分别恢复至95%和98%以上。仿真测试结果在模体运动平台的测量中得到了定性验证。

意义:

在临床质子PBS FLASH-RT治疗中，如果没有采用优化方法，或者没有预留足够的余量，呼吸运动可能导致剂量照射质量下降。除了屏息方法外，门控剂量传输技术可以作为另一种运动管理方法，以确保剂量传输的一致性，同时保持对周围正常组织的最小剂量。

报告指出：

1、在UHDR超高剂量率下的剂量模拟以及模体的呼吸运动研究中观察到剂量的变形、平移或这两种现象的结合； 

2、呼吸运动和束流参数(振幅、周期、相位和束流照射时间)对PBS FLASH治疗质量有不同的影响；

3、门控技术的束流输运控制可有助于减轻呼吸运动对PBS点扫描质子FLASH治疗的影响。