在线监测质子治疗的“摄像头系统”升级了！

质子刀PET，作为数字PET2.0创新系统代表成果之一，一直是数字PETer在前沿探索上的努力方向。开发用于质子治疗在线监测的技术，“透视”出质子束打到哪儿、打多深、打了多少，对于充分发挥质子束布拉格峰剂量特性优势，实现肿瘤的精准质子治疗具有重要的意义。

在质子治疗过程中，质子束撞击人体组织会产生短半衰期的正电子发射核素（粒子信号）。普通PET“相机摄像头”离线采集信号时会出现三种问题：

"错过抓拍"：大部分的(15)O在采集前发生衰变；

"照片重影"：质子治疗与PET成像之间的患者体位配准误差；

"照片失真"：生物冲刷效应导致核素活度分布发生了变化；

而基于全数字技术的In-beam PET凭借其原位集成、在线成像的特点，可以有效解决上述三种问题。

从2017年起，数字PETer先后研发了双平板In-beam PET原型系统和质子束在生物组织内的能量输运观测装置，并开展了一系列假体与动物实验研究，在原理验证、技术研发、科学发现等方面取得了初步成果。

在此科研基础上，开发面向临床可用的In-beam PET产品，让数字PET真正在质子治疗的临床“实战”中用起来，对于早日实现质子刀对肿瘤的精准治疗变得愈加迫切。

近日，数字PETer、博士生母登云、邱奥等人基于全数字PET探测器，仿真建模了用于临床质子治疗监测的双平板In-beam PET系统。

相比于原型机，好比从普通相机升级成了高速广角高清相机，这套在线监测质子治疗的“摄像头系统”实现了全面升级——

看得更好（好TOF分辨率带来更好的成像）；

看得更广（大探测面积带来更大的成像视野）；

也更灵敏（更高的探测效率）。

数字PETer通过先进的计算机模拟技术（蒙特卡洛模拟），测试了这个新系统能不能精准地测量质子束在身体里走了多远（射程验证）。

主要测试了三种不同“打靶”方式：打一发（单个铅笔束）、打一排（单能量层铅笔束）、还有打一整个“治疗包”（扩展布拉格峰）。

结果非常棒！模拟显示，无论用哪种方式打，这个新系统都能精确地测出误差在1毫米以内的射程精度。

这项结果以"Investigation of a Dual-Panel In-Beam PET Based on Digital Detectors for Proton Therapy Monitoring With Different Monitoring Strategies: A Simulation Study"为题发表在IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences期刊上。

这项结果以"Investigation of a Dual-Panel In-Beam PET Based on Digital Detectors for Proton Therapy Monitoring With Different Monitoring Strategies: A Simulation Study"为题发表在IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences期刊上。

数字PETer开展的基于双平板In-beam PET的质子治疗分次内和分次间在线监测仿真研究，初步验证了质子治疗在线监测从原型系统到临床治疗应用的可行性，为后续开发面向临床应用的质子刀PET提供了信心和依据。未来，医生有望利用这个实时导航系统，在线监测质子束打到哪儿、打多少、打多深，帮助治疗变得更准、更安全、更有效。