由英國林肯大學(University of Lincoln)圖像工程學特聘教授Nigel Allinson帶領的由來自世界各地的科學家組成的國際PRaVDA(Proton Radiotherapy Verification and Dosimetry Applications，PRaVDA)專家團隊成功研發(fā)了世界上第一臺質(zhì)子CT?？蒲腥藛T在南非iTHemba LABS實驗室使用南非國家回旋加速器(South African National Cyclotron)進行了多年的研究，并最終實現(xiàn)了這一影像學領域的重大突破，為提高腫瘤質(zhì)子治療的療效和普及性添磚加瓦。更多關于質(zhì)子CT的信息，見質(zhì)子中國往期報道《質(zhì)子CT能夠簡化質(zhì)子治療計劃制定》、《質(zhì)子CT的研發(fā)正順利進行》、《臨床用質(zhì)子CT即將揭開面紗》。

質(zhì)子原理示意圖

“為了能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)子CT成像，我們使用用于質(zhì)子治療的高能粒子搭建了一個特別的醫(yī)學影像學平臺。”Allinson教授解釋說，“目前我們僅使用研發(fā)出的質(zhì)子CT為一塊羊排拍攝了影像，這意味著很快我們就能夠在腫瘤治療過程中使用質(zhì)子CT了。”

科研人員將質(zhì)子CT圖像與傳統(tǒng)X線CT圖像進行了比較。盡管質(zhì)子CT圖像比X線CT圖像模糊，但能夠清晰顯示質(zhì)子與組織之間的相互作用。當前質(zhì)子治療過程中，質(zhì)子照射范圍和準確性都存在不確定性。如果使用X線CT圖像進行治療計劃制定，那么束流實際到達和釋放能量的位置會與計劃有3-5%的差異，從而損傷正常細胞;而使用質(zhì)子CT，上述誤差可以降低到1%。

質(zhì)子CT圖像清晰度在不斷提高

PRaVDA的科研團隊使用多種組織替代物對質(zhì)子進行了測試，并記錄了質(zhì)子相對阻止本領(relative stopping power)的最低誤差值。質(zhì)子的相對阻止本領是影響放療準確性的關鍵因素。

除此之外，PRaVDA團隊還發(fā)現(xiàn)，在質(zhì)子穿過患者組織的過程中，可以測量多個參數(shù)，從而獲得完整的CT圖像。這些發(fā)現(xiàn)打開了一個全新的醫(yī)學影像領域的大門，并將成為PRaVDA新一代醫(yī)學影像設備研發(fā)的重點。

質(zhì)子CT設備是當前最復雜的醫(yī)學影像學設備，因為使用質(zhì)子采集圖像需要克服許多挑戰(zhàn)。在成像過程中，一個圖像需要上百萬個質(zhì)子，并且需要追蹤每一個質(zhì)子進入和離開機體的位置。

通過使用質(zhì)子CT獲得患者解剖學和腫瘤CT圖像，意味著可以使用質(zhì)子而不是X線獲得詳細的三維患者解剖學影像，醫(yī)生在治療過程中能夠更精確的瞄準腫瘤，更好的保護腫瘤周圍健康組織，這將進一步擴大質(zhì)子治療的適應證范圍。