Focused VHEE (very high energy electron) beams and dose delivery for radiotherapy applications.
Focused VHEE (very high energy electron) beams and dose delivery for radiotherapy applications.
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用于放射治疗应用的聚焦VHEE（非常高的能电子）梁和剂量递送。
DOI：
10.1038/s41598-021-93276-8
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发表时间：
2021-07-07
影响因子：
4.6
通讯作者：
Jones RM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Whitmore L;Mackay RI;van Herk M;Jones JK;Jones RM
本文首次演示了在蒙特卡罗模拟中使用四极磁铁使用聚焦甚高能电子（VHEE）束进行深度穿透剂量输送。我们表明，焦点很容易修改线性改变的四极磁铁的强度。我们还提出了一个加权和的聚焦电子束，以形成一个扩展的电子峰（SOEP）的目标区域。与基于质子的扩展布拉格峰（SOBP）相比，这具有显著降低的入射剂量。甚高能电子束是外照射放射治疗中一个令人振奋的前景。VHEE对不均匀性的敏感性低于质子和光子束，具有较深的剂量范围，并且可能用于提供FLASH放射治疗。与其他放射治疗方式相比，未聚焦的VHEE的剂量分布产生高的入口和出口剂量，除非采用聚焦，并且在这种情况下，入口剂量相对于现有辐射显著改善。我们已经研究了对称和非对称聚焦，以及与一系列的光束能量的聚焦。
This paper presents the first demonstration of deeply penetrating dose delivery using focused very high energy electron (VHEE) beams using quadrupole magnets in Monte Carlo simulations. We show that the focal point is readily modified by linearly changing the quadrupole magnet strength only. We also present a weighted sum of focused electron beams to form a spread-out electron peak (SOEP) over a target region. This has a significantly reduced entrance dose compared to a proton-based spread-out Bragg peak (SOBP). Very high energy electron (VHEE) beams are an exciting prospect in external beam radiotherapy. VHEEs are less sensitive to inhomogeneities than proton and photon beams, have a deep dose reach and could potentially be used to deliver FLASH radiotherapy. The dose distributions of unfocused VHEE produce high entrance and exit doses compared to other radiotherapy modalities unless focusing is employed, and in this case the entrance dose is considerably improved over existing radiations. We have investigated both symmetric and asymmetric focusing as well as focusing with a range of beam energies.
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