Optical imaging for the characterization of radioactive carbon and oxygen ion beams
Optical imaging for the characterization of radioactive carbon and oxygen ion beams
复制标题
用于表征放射性碳和氧离子束的光学成像
DOI：
10.1088/1361-6560/ab1ccf
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发表时间：
2019
影响因子：
3.5
通讯作者：
Yamaya Taiga
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kang Han Gyu;Yamamoto Seiichi;Takyu Sodai;Nishikido Fumihiko;Mohammadi Akram;Horita Ryo;Sato Shinji;Yamaya Taiga
重离子治疗是一种很有前途的癌症治疗技术，因为与质子治疗相比，重离子束具有更尖锐的布拉格峰和更小的横向散射特性。最近，放射性离子束治疗的潜力与OpenPET系统相结合进行了研究，以提高活体束流距离验证的准确性。然而，放射性离子束的特性还没有得到彻底的研究。光学成像是一种新的高分辨率重离子束流距离估计方法。利用高分辨率发光成像和切伦科夫光成像技术，对千叶重离子医疗加速器(HIMAC)二次束线上的11C和15O等放射性离子束的射程进行了估算。用11C和15O离子束对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)体模(10.0×10.0×9.9cm3)进行了辐照。为了获得在束发光和离线光束切伦科夫光图像，采用了由透镜和冷却的CCD摄像机组成的光学系统。用发光法和切伦科夫光成像法可以分别观察到11C和15O离子束的Bragg峰和停止位置。对于11C和15O离子束，Bragg峰与发光剖面峰具有很好的相关性，位置偏差分别为1 mm和0.4 mm。总之，利用发光和切伦科夫光的光学成像可以用于放射性离子束的精确距离估计。
Heavy ion therapy is a promising cancer therapy technique due to the sharper Bragg peak and smaller lateral scattering characteristics of heavy ion beams as compared to a proton therapy. Recently, the potential for radioactive ion beam therapy has been investigated in combination with the OpenPET system to improve the accuracy of in vivo beam range verification. However, the characteristics of the radioactive ion beams have not been investigated thoroughly. Optical imaging has been proposed as a novel high-resolution beam range estimation method for heavy ion beams. In this study, high-resolution luminescence imaging and Cerenkov light imaging were performed for the range estimation of radioactive ion beams such as 11 C and 15 O in the Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba (HIMAC) secondary beam line. A polymethyl methacrylate (PMMA) phantom (10.0× 10.0× 9.9 cm 3) was irradiated by 11 C and 15 O ion beams. In order to obtain the in-beam luminescence and off-line beam Cerenkov light images, an optical system was used that consisted of a lens and a cooled CCD camera. The Bragg peaks and stopping positions of the 11 C and 15 O ion beams could be visualized by using the luminescence and Cerenkov light imaging, respectively. The Bragg peaks showed a good correlation with the peak of the luminescence profile with a positional discrepancy of 1 mm and 0.4 mm for the 11 C and 15 O ion beams, respectively. In conclusion, optical imaging using luminescence and Cerenkov light could be used for the precise range estimation of radioactive ion beams.
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N. Matsufuji