【摘 要】
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碳离子束有细胞杀伤作用大、倒转的剂量分布、高传能线密度和高相对生物学效应等优势,被用于临床恶性肿瘤放射治疗。碳离子放射治疗剂量分布的准确性决定了患者治疗效果和生存率,治疗过程的剂量验证是重要环节。正电子发射断层成像（PET）作为放射治疗过程中非侵入监测的重要手段,能够及时监测碳离子布拉格峰（Bragg）位置和剂量分布,具有潜在应用价值。本研究结合碳离子肿瘤放射治疗计划系统ci Plan、蒙特卡洛仿
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碳离子束有细胞杀伤作用大、倒转的剂量分布、高传能线密度和高相对生物学效应等优势,被用于临床恶性肿瘤放射治疗。碳离子放射治疗剂量分布的准确性决定了患者治疗效果和生存率,治疗过程的剂量验证是重要环节。正电子发射断层成像（PET）作为放射治疗过程中非侵入监测的重要手段,能够及时监测碳离子布拉格峰（Bragg）位置和剂量分布,具有潜在应用价值。本研究结合碳离子肿瘤放射治疗计划系统ci Plan、蒙特卡洛仿真软件GATE和实际测量值,对碳离子加速器束流配送系统和PET扫描系统进行建模,比较剂量分布和PET成像的符合程度。点扫描束流配送系统建模过程,比较MC建模计算和实际测量的单能束流积分剂量分布曲线的峰位、峰坪比和束流半高宽一致性,确保了MC建模的束流参数的准确性。进一步验证蒙卡仿真的准确性,使用TPS进行放疗计划设计,比较TPS计算与MC计算的剂量分布。使用线性二次模型（LQ）模型,进行生物剂量计算,MC模拟与TPS剂量分布的物理剂量和RBE加权剂量在SOBP中的平均误差在0.89%和1.36%内,在临床治疗允许范围内。使用灵敏度高的1米长全身PET模型进行在束实时成像分析。束流方向PET成像与生物剂量分布存在位置差异,此项差异与能量有关,肿瘤区域使用60mm剂量展宽区域,PET成像与生物剂量位置差异与能量之间呈二次递增的关系,束流方向肿瘤区域剂量分布与PET成像位置差异均在3-8mm以内。使用CT图像作为3D人体模型进行点扫描放射治疗计划设计与计算,考虑点扫描衰减过程。束流方向肿瘤区域PET成像与RBE加权剂量最大位置差异在10mm以内,BEV视角PET成像与RBE加权剂量位置差异不超过1mm。In-beam PET作为肿瘤放射治疗现场非侵入监测的重要手段,能够及时监测Bragg峰位置和剂量分布,对剂量分布实时监测具有潜在的应用价值。
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