日前，來自英國(guó)Christie NHS信托基金會(huì)的R.I. MacKay教授發(fā)表了一篇題為《質(zhì)子治療的圖像引導(dǎo)技術(shù)》的綜述，總結(jié)了質(zhì)子治療圖像引導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，區(qū)分了與高能X線放療圖像引導(dǎo)技術(shù)的差異，并對(duì)其今后的進(jìn)展進(jìn)行了展望。原文發(fā)表在2018年2月的《Clinical Oncology》上。在前三期中，質(zhì)子中國(guó)與大家分享了治療計(jì)劃制定的成像技術(shù)、患者擺位的千伏級(jí)成像技術(shù)、治療室內(nèi)的容積成像技術(shù)以及射程驗(yàn)證的成像技術(shù)，詳情請(qǐng)見《質(zhì)子治療的圖像引導(dǎo)技術(shù)(一)：治療計(jì)劃的成像技術(shù)》、《質(zhì)子治療的圖像引導(dǎo)技術(shù)(二)：患者擺位的千伏級(jí)成像技術(shù)和治療室內(nèi)的容積成像技術(shù)》、《質(zhì)子治療的圖像引導(dǎo)技術(shù)(三)：射程驗(yàn)證的成像技術(shù)》。本期中，小編將為大家介紹最后一部分內(nèi)容——質(zhì)子CT和質(zhì)子成像系統(tǒng)。

質(zhì)子CT和質(zhì)子成像系統(tǒng)均是應(yīng)用質(zhì)子束進(jìn)行患者成像的技術(shù)，其質(zhì)子束的能量高于通常照射腫瘤的能量，這樣質(zhì)子束可以穿過需要成像的部位。這些技術(shù)通過更精確地測(cè)量質(zhì)子的阻止本領(lǐng)以減少不確定性，并且多年來一直在不斷研發(fā)，但目前距離臨床應(yīng)用仍非常遙遠(yuǎn)。

質(zhì)子成像系統(tǒng)可通過測(cè)量質(zhì)子的入射和出射位置以及穿過患者體內(nèi)后的殘留能量來生成投射圖像。質(zhì)子CT應(yīng)用與X線CT相似的技術(shù)，通過類比方式由不同角度拍攝一系列圖像，但通過測(cè)量穿過患者體內(nèi)時(shí)的質(zhì)子能量損失可以重建容積成像。

用來加速和探測(cè)成像質(zhì)子的設(shè)備成本是研發(fā)質(zhì)子成像技術(shù)顯而易見的困難之一。盡管對(duì)于質(zhì)子治療中的質(zhì)子成像技術(shù)，治療系統(tǒng)已經(jīng)包含了加速質(zhì)子的設(shè)備，但仍需要考慮一些重要的技術(shù)因素。用于質(zhì)子治療的最大質(zhì)子能量通常需要達(dá)到約250MeV，這個(gè)能量足以照射深部的腫瘤，但不足以進(jìn)行質(zhì)子成像，因?yàn)橘|(zhì)子穿透人體時(shí)要有足夠的殘留能量用于測(cè)量。盡管對(duì)于體型較小的患者，尤其是兒童，傳統(tǒng)的臨床設(shè)備可以用于質(zhì)子成像，但研究人員仍致力于提高加速器的最大能量或?qū)ｉT增加用于成像的能量。除加速技術(shù)外，質(zhì)子成像還需要質(zhì)子追蹤技術(shù)來測(cè)量穿透人體時(shí)質(zhì)子的位置和殘留能量。英國(guó)的研究人員已經(jīng)應(yīng)用位置敏感的探測(cè)器和射程望遠(yuǎn)鏡研發(fā)了質(zhì)子成像系統(tǒng)。

在英國(guó)，質(zhì)子放射治療認(rèn)證和劑量學(xué)應(yīng)用(Proton Radiotherapy Verification and Dosimetry Applications, PRaVDA)項(xiàng)目一直處于研發(fā)穩(wěn)定的質(zhì)子CT系統(tǒng)的第一線。原型系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于模體的成像，并且研發(fā)團(tuán)隊(duì)根據(jù)諸多參數(shù)已經(jīng)研發(fā)了質(zhì)子CT，這些參數(shù)包括質(zhì)子阻止本領(lǐng)(proton stopping power)、質(zhì)子散射本領(lǐng)(proton scattering power)、質(zhì)子衰減本領(lǐng)(proton attenuation power)以及質(zhì)子分散本領(lǐng)(proton straggling power)。將質(zhì)子CT系統(tǒng)與臨床上點(diǎn)掃描質(zhì)子治療系統(tǒng)相結(jié)合非常有意義，也是接下來的研發(fā)方向。詳情請(qǐng)見質(zhì)子中國(guó)往期報(bào)道《世界上首臺(tái)質(zhì)子CT成像設(shè)備研發(fā)成功，并成功為一塊羊排采集了質(zhì)子CT圖像》、《可用于質(zhì)子CT的二極管陣列研發(fā)成功》、《臨床用質(zhì)子CT即將揭開面紗》、《質(zhì)子CT的研發(fā)正順利進(jìn)行》。