瞬发伽马成像技术的应用能够解决质子治疗误差问题，优化质子治疗疗效
判断患者体内质子射程对于提高质子治疗输送准确性和疗效来说非常重要，因为在体内明确质子射程能够缩小照射野边界，并且可以作为是否需要自适应治疗的参考。瞬发伽马成像（prompt-gamma imaging，PGI）就是为了进行体内射程确认而研发的一项技术，丹麦德累斯顿国家肿瘤放射治疗科研中心OncoRay的科研人员已经成功将IBA公司研发的瞬发伽马相机用于质子双散射临床治疗，美国宾夕法尼亚大学的科研人员也首次将瞬发伽马照相机用于质子笔形束扫描的临床治疗。
OncoRay科研人员Lena Nenoff（左）和Christian Richter（右）
为了进一步推广瞬发伽马相机的临床应用，来自OncoRay转化研究团队的Lena Nenoff开展了一项研究，评估瞬发伽马相机在与临床上不同质子治疗输送技术和评估方法联合使用时探测不同射程变化的敏感性。研究人员对一个头部模型实施真实的治疗计划，在这一过程中设计了多种误差情况，对裂隙照相机（slit camera）的性能进行了系统评估。
探测误差
有多种原因会造成照射野偏差，如患者的解剖学变化、分割间/分割内移动，和/或每个分割中摆位误差等。照射野预测时的不确定性也可能会导致实际照射野的变化，这大多是由于将CT数据转化成粒子阻止本领（stopping power）时的不确定性和/或束流模式的不确定性造成的。
科研人员与布鲁塞尔自由大学（Université Libre de Bruxelles）合作对PGI裂隙相机进行了几何学优化，通过裂隙准直器将瞬发伽马射线投射到分段探测器上，从而使用超快速电子测量出一维空间分辨率瞬发伽马射线分布。
PGI裂隙相机
研究人员将模型头颅颞叶的脑肿瘤临床靶体积设计为142cm3。他们制定了3个治疗计划：双散射、单野均衡照射和适形调强质子治疗（PBS）。这三种治疗计划中包含了2个等效加权射程，其中只有一个等效加权射程是用裂隙照相机监控的。
试验在OncoRay质子中心开展，研究人员将裂隙照相机放置在模型旁边，准直器的方向与束流平行；视野位于束流轴线上10cm处，聚焦在靶体积远端；研究人员引入了已知的多种照射野变化情况。
敏感性研究试验装置
PGI模拟的精确度高于1nm。将实际测量到的PGI信息与模拟得到的PGI信号进行对比，发现PGI探测到的PBS治疗计划的变化可以精确到2mm以下。研究人员认为在模拟临床情况下，使用PGI裂隙相机能够探测到局部和整体照射野的变化。PBS治疗中使用PGI技术的效果优于双散射。
研究的参与者之一、OncoRay裂隙相机转化研究项目高级研究员Christian Richter表示目前德累斯顿University Medical Center Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie大学医疗中心正在开展一项临床试验，证实瞬发伽马射线照射野验证的临床优势。第一位在双散射质子治疗中使用了瞬发伽马射线裂隙相机的患者也被纳入了研究，但研究还是以招募PBS治疗的患者为主。该诊所2017年12月开始使用PBS治疗患者，未来将积极进行相关患者招募工作。OncoRay和IBA的团队也将继续合作，升级裂隙相机轨道设计，目标是能够让瞬发伽马射线裂隙相机更广泛地应用于临床。（质子中国 编译报道）
信息来源：medicalphysicsweb