质子CT原型机研制成功，有望实现用更低剂量放射线、更短时间采集患者图像
质子CT的研发始于上世纪60年代，由于质子CT需要使用质子束，且将质子CT的测量结果转换成图像需要比传统CT更加精密的计算，因此与传统CT相比，质子CT造价贵，探测器构造也更复杂。
由美国加州大学（University of California）粒子物理学家Robert Johnson牵头，来自Loma Linda大学（Loma Linda University）、北伊利诺伊大学（Northern Illinois University）、澳大利亚卧龙岗大学（University of Wollongong）和美国贝勒大学（Baylor University）的科研人员组成的团队研发了一个能够扫描人头颅模型的质子CT原型机。这套系统使用的是用于NASA费米伽马线太空望远镜（Fermi Gamma-ray Space Telescope）的硅探测器（Robert Johnson参与了该探测器的研发），仅用6分钟时间就能够产生质子阻止本领（stopping power）曲线——即质子在一种材质中每单位距离能量损失曲线。
头颅模型的质子CT成像
为了保证治疗中束流准确到达靶区，医学物理师首先要做的是明确质子束从哪一层组织开始减速，这通常通过为患者采集CT图像，并根据图像得出患者治疗相关部位3D X线吸收曲线来实现。但由于特定组织的X线吸收和质子能量衰减曲线不能完全重合，影响了这种方法的准确性。
质子CT能够通过直接计算质子束能量损失解决上文提出的准确性问题。美国团队的设计思路是将新研发的探测器放置在质子束传输路径上，其中一个探测器放置在需要扫描的头颅模型前面，其他的置于头颅模型后面，用于捕捉质子束通过头颅模型时的轨迹。
研究人员将探测器按照上文提到的顺序布置好后，会在第二个探测器后面放置一系列塑料闪烁晶体（plastic scintillators），用已知入射束流能量减掉通过闪烁晶体后的出射束流的能量，得出质子束沿特定束流轨迹通过头颅模型时头颅模型吸收的能量。研究人员通过逐渐旋转头颅模型并重复上述过程，得到了详细的头颅模型质子阻止能量3D影像。
科研团队在芝加哥西北医学院质子中心内用不同材质的头颅模型测试了这套设备。Johnson表示，他目前没有得到任何数据能帮助他判断传统CT能否准确计算出质子阻止能量，但是他相信对于某些组织来说，质子CT比X线CT更准确。“我们认为如果成像组织都是软组织且密度均匀，那么X线CT可能和质子CT一样准确；但如果扫描部位有高密度组织，那么质子CT成像效果会更好，我们正努力证实这一点。”Johnson表示。
研究人员还发现，质子CT所需要的放射线剂量低于传统CT。传统CT扫描所需放射线剂量为30-50mGy，而质子CT仅为1.4mGy。
Johnson和他的同事目前正在申请资金，研发体积更小、使用速度更快的电子的紧凑型探测器，目的是将扫描时间缩短到1分钟左右。他表示扫描6分钟已经不算长了，但仍然不理想。
美国科研团队是全球正在研发质子CT的团队之一，意大利、日本和英国都有科研团队在进行这项技术的研发。英国科研团队带头人、林肯大学的Nigel Allinson教授表示Johnson和他的同事显然为其他科研团队设定了一个“标准”，但他同时也强调技术的成功与否还需要临床试验结果来证实，此外还要考虑技术成本以及技术应用是否符合放射治疗工作流程的要求。
正如德里大学（University of Delhi）Mohammad Naimuddin所说，在质子CT真正应用于临床之前，科研人员还有很长的路要走。Naimuddin与Johnson团队成员有合作，他表示目前科研团队取得的成绩是“重大的突破”。但他也指出，接下来应该想办法改善这项技术的成像分辨率，因为从目前发表的文章来看，同样的模型，质子CT图像的空间分辨率与传统X线CT相比仍相差甚远。（质子中国 编译整理）
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