离子束CT可优化离子治疗的计划制定，减少不确定性
目前，离子治疗应用X线CT图像进行计划制定，这需要将CT的亨氏单位(HU)转换成相对阻止本领(RSP)，但转换过程会导致不确定性，误差范围(error margin) 通常设定为3%。因此，应用质子或其他离子束来生成患者离子治疗计划的图像可能是一种更理想的方式。
在近日举行的美国医学物理师学会(American Association of Physicists in Medicine, AAPM)年会上，来自慕尼黑大学的Sebastian Meyer博士介绍了关于离子束CT (ion-beam CT)的研究成果。慕尼黑大学、慕尼黑大学医院、耶鲁医学院以及海德堡离子治疗中心共同参与了这项研究。
质子CT、氦离子CT和碳离子CT模拟图像
(图片来源：Sebastian Meyer)
Meyer应用FLUKA蒙特卡罗算法和单离子追踪探测器，为2例接受笔形束扫描质子治疗的头颈部肿瘤患者分别进行了2 mGy物理剂量时的质子CT、氦离子CT和碳离子CT模拟成像。在重建图像后，Meyer等人将图像输入RayStation治疗计划软件，根据参考解剖结构优化质子治疗计划。
重建后的质子CT图像、氦离子CT图像和碳离子CT图像大致相似，剂量计算结果也相当，但氦离子CT和碳离子CT的噪点稍多。
Meyer等人通过计算相对阻止本领的相对误差对图像质量进行了量化比较。Meyer指出，质子CT在异构图像(heterogenous image)中的误差最大，但在均匀图像(homogeneous image)中较小。在所有图像中，质子CT、氦离子CT和碳离子CT相对值阻止本领的平均相对误差分别为1.4%、1.1%和1.4%。
在射程方面，氦离子CT和碳离子CT往往对射程估算不足，而质子CT会过高估算射程，最大误差为1%。质子CT、氦离子CT和碳离子CT的平均射程精度(range accuracy)分别为+0.1%、-0.1%和-0.4%，均优于原有的3% HU值误差范围。
离子束的相对生物学效应(RBE)高于光子，那么离子束CT的成像剂量会对患者造成损伤吗？为了回答这个问题，Meyer等人应用蒙特卡罗算法和修复-错误修复固定模型(repair-misrepair fixation model)估算了不同离子束CT的细胞存活和双链断裂(DSB)情况。
相对于诊断性130 kVp X线CT，质子CT、氦离子CT和碳离子CT的细胞存活平均RBE分别为0.82-0.85、0.85-0.89和0.97-1.03；诱导双链断裂的RBE (RBEDSB)分别为0.82、0.84和0.95。
Meyer总结说，氦离子CT相对阻止本领的总体误差最小，质子CT和碳离子CT分别在软组织和骨结构中的精度最高。3种离子束CT的治疗计划射程精度均低于1%，具有更好的剂量精确性。（质子中国 编译报道）
信息来源：physicsworld
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