Road of PET Image-Based On-line Proton Beam Range Measurement

基于PET图像的在线质子束射程测量之路

基本信息

  • 批准号:
    9217028
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 13.92万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-09-12 至 2018-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Proton therapy (PT) is a latest state-of-art radiation therapy that can focus high level radiations to a small target. In principle, this unique physical property will allow PT to become a targeted therapy for significantly improved therapy efficacy while simultaneously reduced dose to normal tissues and thus reduced treatment complications. However, there are inherent physical uncertainties with PT which could make PT be harmful to a patient if the high dose were not delivered accurately. Clinicians have been forced to take overly conservative treatment approaches in restricting doses to the tumor in order to ensure sparing of normal tissues. It is critically important to overcome this impediment in order to dramatically enhance PT therapeutic outcomes and achieve the full clinical benefits. This research project aims to study the feasibility of an innovative PET image-based on-line verification of PT treatment plan instead of current off-line method. Conceptually, on-line approach will directly measure the potential deviation of actual setup and beam range (where beam will stop) from the treatment plan before the start of treatment, which will most effectively improve the targeting accuracy of PT and significantly enhance the PT therapy efficacy. Nevertheless, technically, it is challenging to achieve on-line measurement with two major technical questions have not been seriously investigated: Can a PET perform well in such proton radiation environment? Can on-line measurement with substantially lower count statistics provide the same level of measurement accuracy and precision as off-line measurement provides? This project attempts to answer these critical questions by pursuing three specific aims: scaling up an existing prototype PET to enable on-line imaging feasibility study; conducting phantom experimental studies under different proton radiation and PET imaging conditions to assess the feasibility of on-line measurement and PET performance; investigating the technical requirement to achieve on-line measurement under clinically relevant radiation and imaging conditions. The outcome of this research is expected to provide vital information on the feasibility of on-line measurement, gain the perspective of its potential for a high impact clinica application, and assist future technology development.
描述(由申请人提供):质子治疗(PT)是一种最新的最先进的放射治疗,可以将高水平辐射聚焦到小目标。原则上,这种独特的物理性质将使PT成为一种靶向治疗,显著提高治疗效果,同时减少正常组织的剂量,从而减少治疗并发症。然而,PT存在固有的物理不确定性,如果不能准确地输送高剂量,则可能使PT对患者有害。临床医生被迫采取过于保守的治疗方法,限制对肿瘤的剂量,以确保正常组织的保留。克服这一障碍至关重要,以显著提高PT治疗结果并实现全部临床获益。本研究项目旨在研究一种创新的基于PET图像的PT治疗计划在线验证的可行性,而不是当前的离线方法。从概念上讲,在线方法将在治疗开始前直接测量实际设置和射束范围(射束将停止的位置)与治疗计划的潜在偏差,这将最有效地提高PT的靶向准确性,并显著增强PT治疗效果。然而,在技术上,实现在线测量是具有挑战性的,有两个主要的技术问题尚未得到认真研究:PET能否在这样的质子辐射环境中表现良好?在线测量与离线测量相比,计数统计显著降低,其测量准确度和精确度是否能达到相同水平?本项目试图通过三个具体目标来回答这些关键问题:按比例放大现有的原型PET,以实现在线成像的可行性研究;在不同的质子辐射和PET成像条件下进行体模实验研究,以评估在线测量的可行性和PET性能;调查在临床相关的辐射和成像条件下实现在线测量的技术要求。这项研究的结果预计将提供重要的信息,在线测量的可行性,获得其潜在的高影响力临床应用的角度,并协助未来的技术发展。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Design, development and evaluation of a resistor-based multiplexing circuit for a 20×20 SiPM array.
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知道了