基于時間反演方法驗證質(zhì)子劑量射程的示意圖

武漢大學醫(yī)學物理研究團隊首次在國際上提出了通過基于質(zhì)子誘導的聲波信號來重建質(zhì)子在體內(nèi)射程與劑量分布的解決方案，從而實現(xiàn)實時在線監(jiān)測放療過程。近日，國際頂級醫(yī)學物理期刊《醫(yī)學物理》在線發(fā)表了該團隊的研究成果。武漢大學博士后研究員于亞軍為論文第一作者，武漢大學物理科學與技術學院教授彭浩為論文通訊作者。

據(jù)團隊負責人彭浩介紹，區(qū)別于傳統(tǒng)放射治療，質(zhì)子治療獨有的“布拉格峰”能夠使用相對高劑量實現(xiàn)對腫瘤的高精度的定向清除，同時對周邊健康組織的傷害達到最低，但目前尚無臨床使用的產(chǎn)品。質(zhì)子治療過程中，質(zhì)子束在病人體內(nèi)由于能量沉積導致產(chǎn)生熱膨效應，將誘導出聲波信號向周圍傳播。通過在病人體表采集聲波的時間序列信號，并結合診斷影像提供的組織結構信息，團隊獨創(chuàng)地利用時間反演方法，并配以機器學習，快速準確的重建出初始的聲波信號分布，進而轉化成質(zhì)子束在病人體內(nèi)的劑量分布并最終準確獲得 “布拉格峰”和在人體內(nèi)部的三維劑量分布。

目前質(zhì)子治療的推廣存在兩大痛點：一是缺乏實時有效的在線監(jiān)測方法，治療精準度受到影響。二是質(zhì)子治療周期長、基于水模的治療后驗證方案耗時耗力，治療和運營費用高。該項技術能有效地解決“打不準”和“價格貴”兩個痛點，有效的重建質(zhì)子束的射程和劑量分布，在四個方面幫助到患者和醫(yī)院：提高治愈率，縮短治療周期，降低治療費用和增加醫(yī)院運營收入。

這一創(chuàng)新性的研究利用質(zhì)子在病灶內(nèi)的能量沉積誘導的聲波信號來進行對放射治療的實時監(jiān)測，有效地解決了質(zhì)子治療過程中射程和劑量不確定性的難題。相關研究成果已經(jīng)進入到成果轉化階段，目前正在美國斯坦福大學和日本北海道大學開展動物試驗。

該項目得到了武漢大學物理與科學技術學院教授張東、武漢光源教授王紀科和華中科技大學電氣與電子工程學院教授樊寬軍多個課題組的大力支持。（溫才妃）

相關論文信息：https://doi/10.1002/mp.13661

來源：科學網(wǎng)