质子治疗中点扫描照射技术的仿真模拟

粒子治疗是癌症治疗的有效手段之一,受到越来越多的关注。简述了质子治疗中的治疗系统和点扫描照射技术。利用开发的扫描照射的仿真程序,参照中国科学院上海应用物理研究所正在研制的国产首台质子治疗装置的技术指标,模拟点扫描对固定靶区和运动靶区的照射,以及加速器关断延迟对剂量分布的影响,得到在给定体积靶区照射时的总照射时间和剂量率等信息。固定靶区照射时,得到适形的剂量分布;考虑加速器关断延迟时,剂量分布与计划剂量差异较大。门控技术显著改善受呼吸运动影响的靶区的照射效果。模拟结果为正在研制的装置和将来的临床应用提供必要的参考。     

基于医用质子直线注入器的超高剂量率细胞辐照实验平台的设计

为了系统研究FLASH效应的放射生物学机制，需要一个可以进行超高剂量率细胞辐照实验的平台，该实验平台应具有稳定、大小合适且大范围可调的剂量和平均剂量率。基于国产7 MeV医用质子直线注入器，使用蒙特卡罗程序FLUKA设计并优化了一个单散射照射头。该照射头的材料为40μm厚度的钽箔，它既充当真空窗又充当散射体，源皮距为26 cm。经过模拟验证，该平台可提供直径为2 cm的照射野，剂量均匀度为4.9%。通过调整单质子脉冲的流强(0.1～1 mA)和脉宽(20～200μs)，该实验平台的平均剂量和平均剂量率可以在6～667Gy和3.3×10⁵～3.3×10⁶Gy·s^-1之间调节。基于此，设计了使用单脉冲穿透模式辐照单层细胞的实验，剂量率为3.3×10⁵Gy·s^-1，剂量在7～40Gy范围内变化。该实验平台可以探究细胞FLASH效应的总剂量依赖关系，为揭示FLASH效应的机制提供支持。