由英國(guó)林肯大學(xué)(University of Lincoln)圖像工程學(xué)特聘教授Nigel Allinson帶領(lǐng)的由來自世界各地的科學(xué)家組成的國(guó)際PRaVDA(Proton Radiotherapy Verification and Dosimetry Applications，PRaVDA)專家團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)了世界上第一臺(tái)質(zhì)子CT?？蒲腥藛T在南非iTHemba LABS實(shí)驗(yàn)室使用南非國(guó)家回旋加速器(South African National Cyclotron)進(jìn)行了多年的研究，并最終實(shí)現(xiàn)了這一影像學(xué)領(lǐng)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(guān)于質(zhì)子CT的信息，見質(zhì)子中國(guó)往期報(bào)道《質(zhì)子CT能夠簡(jiǎn)化質(zhì)子治療計(jì)劃制定》、《質(zhì)子CT的研發(fā)正順利進(jìn)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(gè)特別的醫(yī)學(xué)影像學(xué)平臺(tái)。”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(jìn)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(dāng)前質(zhì)子治療過程中，質(zhì)子照射范圍和準(zhǔn)確性都存在不確定性。如果使用X線CT圖像進(jìn)行治療計(jì)劃制定，那么束流實(shí)際到達(dá)和釋放能量的位置會(huì)與計(jì)劃有3-5%的差異，從而損傷正常細(xì)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(tuán)隊(duì)使用多種組織替代物對(duì)質(zhì)子進(jìn)行了測(cè)試，并記錄了質(zhì)子相對(duì)阻止本領(lǐng)(relative stopping power)的最低誤差值。質(zhì)子的相對(duì)阻止本領(lǐng)是影響放療準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。

除此之外，PRaVDA團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，在質(zhì)子穿過患者組織的過程中，可以測(cè)量多個(gè)參數(shù)，從而獲得完整的CT圖像。這些發(fā)現(xiàn)打開了一個(gè)全新的醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的大門，并將成為PRaVDA新一代醫(yī)學(xué)影像設(shè)備研發(fā)的重點(diǎn)。

質(zhì)子CT設(shè)備是當(dāng)前最復(fù)雜的醫(yī)學(xué)影像學(xué)設(shè)備，因?yàn)槭褂觅|(zhì)子采集圖像需要克服許多挑戰(zhàn)。在成像過程中，一個(gè)圖像需要上百萬個(gè)質(zhì)子，并且需要追蹤每一個(gè)質(zhì)子進(jìn)入和離開機(jī)體的位置。

通過使用質(zhì)子CT獲得患者解剖學(xué)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(xì)的三維患者解剖學(xué)影像，醫(yī)生在治療過程中能夠更精確的瞄準(zhǔn)腫瘤，更好的保護(hù)腫瘤周圍健康組織，這將進(jìn)一步擴(kuò)大質(zhì)子治療的適應(yīng)證范圍。