Метод PGTI восстановил скорость и пробег протонов по времени пролёта гамма-квантов на фантоме головы
Авторы объединили данные восьми модулей TIARA и на фантоме головы при 100 МэВ восстановили последовательность тканей и пробег протонов с отличием около 1 мм.
Коллаборация, разрабатывающая детекторную систему TIARA, описала метод Prompt-Gamma Time Imaging (PGTI) — итерационную реконструкцию для контроля протонных пучков. Работа опубликована как arXiv · препринт и рецензирования не проходила. Авторы проверили метод на антропоморфном фантоме головы RANDO, облучённом протонами с энергией 100 МэВ на ускорителе ProteusOne центра Антуана Лакассаня arxiv.org
arXiv · препринтarxiv.orgОткрыть источник ↗.
Что делает метод
Точность протонной терапии зависит от знания пробега протонов в теле пациента. На него влияют анатомические изменения, неточности укладки и ошибки пересчёта чисел КТ в тормозную способность. Мгновенные гамма-кванты испускаются почти сразу после ядерных взаимодействий и выходят из тела с малым взаимодействием, поэтому их регистрацию используют для контроля in vivo.
Обычную хронометрию мгновенных гамма-квантов трудно применять к нескольким детекторам сразу: время пролёта зависит от положения детектора. PGTI учитывает геометрию детекторов и по данным времени пролёта совместно оценивает две величины: распределение эмиссии мгновенных гамма-квантов и профиль скорости протонов arxiv.org
arXiv · препринтarxiv.orgОткрыть источник ↗. По словам авторов, скорость напрямую связана с тормозной способностью, поэтому даёт доступ к составу тканей вдоль пучка и оценке поглощённой дозы в первом приближении. Метод также не требует априорных анатомических предположений, которые использовались в прежнем формализме реконструкции.
Эксперимент на фантоме
TIARA сочетает быстрый сцинтилляционный монитор пучка и компактные гамма-модули (15 × 15 × 20 мм³) на чистых черенковских радиаторах. В текущем прототипе восемь модулей; в итоговой клинической версии ожидается до тридцати. В опыте модули расположили симметрично по обе стороны фантома на расстоянии около 15 см от его центра, пучок направили на одну из пазух. Ускоритель работал в режиме одиночных протонов, около одного протона на сгусток.
Изменение анатомии между планированием и облучением имитировали двумя конфигурациями: пазуха, заполненная ультразвуковым гелем, и пустая пазуха. Набрано 6,9 × 10³ событий для пустой и 6,2 × 10³ для заполненной. Авторы указывают, что это соответствует статистике 30-модульной системы при чуть более чем двух пятнах по 10⁷ протонов при 100 МэВ. Для вычитания фона отдельно провели облучение без фантома.
Восстановленная последовательность материалов совпала с эталонной КТ. В десяти бинах материал определён неверно, но восстановленный пробег протонов отличался от ожидаемого примерно на 1 мм arxiv.org
arXiv · препринтarxiv.orgОткрыть источник ↗. Авторы сообщают, что метод также выявил анатомическое изменение. Они называют это первой демонстрацией PGTI в реалистичных условиях и подтверждением работы TIARA в псевдоклинической среде.
