พลังงานลำแสงเป็นตัวแปรสำคัญในการบำบัดด้วยอนุภาค โดยกำหนดความลึกภายในตัวผู้ป่วยที่รังสีรักษาถูกฝากไว้ การเบี่ยงเบนของพลังงานจะเปลี่ยนช่วงของอนุภาค ซึ่งอาจนำไปสู่การให้เนื้องอกน้อยเกินไปหรือให้ขนาดเกินขนาดต่อโครงสร้างปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการรักษาด้วยการสแกนลำแสงดินสอที่แพร่หลายมากขึ้น เครื่องตรวจจับที่สามารถวัดพลังงานลำอนุภาคได้อย่างรวดเร็ว
สามารถ
พิสูจน์ได้ว่ามีค่ามาก อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถใช้สำหรับการประกันคุณภาพปกติ (QA) เพื่อตรวจสอบพลังงานของลำแสงระหว่างการฉายรังสี หรือแม้แต่เพื่อใช้แผนการส่งปริมาณรังสีแบบปรับได้ในอนาคตโดยใช้การปรับพลังงานอย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยในอิตาลีจึงได้พัฒนาเครื่องตรวจจับต้นแบบ
ที่ใช้วัดเวลาการบิน (ToF) ของโปรตอนเพื่อกำหนดพลังงานของลำแสง ในการวัดพลังงานและช่วงของลำโปรตอนทางคลินิก เครื่องตรวจจับต้องตรงกับความไม่แน่นอนของช่วงที่ยอมรับได้ทางคลินิก ซึ่งโดยปกติจะน้อยกว่า 1 มม. ที่พลังงานโปรตอนที่ใช้รักษาโรค ซึ่งสอดคล้องกับความแม่นยำในการวัด
ตั้งแต่ประมาณ 0.5 MeV สำหรับโปรตอน 230 MeV ไปจนถึง 1 MeV สำหรับโปรตอน 60 MeV เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยได้สร้างเครื่องตรวจจับจากเซ็นเซอร์ uแบบบาง 2 ตัว โดยวางระยะห่างเฉพาะตามทิศทางของลำแสง“ข้อได้เปรียบหลักของเครื่องตรวจจับซิลิกอนความเร็วสูงพิเศษ
เหนือเครื่องตรวจจับซิลิกอนแบบดั้งเดิมคือความละเอียดของเวลาที่ยอดเยี่ยม ความหนาที่ลดลง อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ดี และระยะเวลาของสัญญาณที่สั้น ผู้เขียนคนแรกอธิบาย “คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้ระบุโปรตอนเดี่ยวได้ แม้ในลำแสงที่มีความเข้มสูงและโครงสร้างเวลาที่ผิดปกติ
ดังนั้น จำนวนโปรตอนที่จำเป็นในการวัดพลังงานลำแสงด้วยความแม่นยำที่จำเป็นสามารถรวบรวมได้ในกรอบเวลาที่เหมาะสม (ไม่กี่วินาที) สำหรับการตรวจสอบ QA ในโรงบำบัดด้วยโปรตอน” และเพื่อนร่วมงานได้ทดสอบอุปกรณ์ต้นแบบบนลำแสงโปรตอนทางคลินิกที่โรงงาน และรายงานการค้นพบ
ของพวกเขา
ในสาขาฟิสิกส์การแพทย์และชีววิทยา พวกเขาทำการวัด ToF ที่พลังงานลำแสงทางคลินิกห้าค่า ( ซึ่งสอดคล้องกับความลึกเทียบเท่าน้ำระหว่าง 30 และ 320 มม.) พวกเขาวัดพลังงานของลำแสงแต่ละลำด้วยเซ็นเซอร์ที่ตำแหน่งสี่ระยะ ตั้งแต่ไม่กี่เซนติเมตรจนถึงประมาณ 1 เมตร
นักวิจัยคำนวณ ToF จากความแตกต่างของเวลาเฉลี่ยระหว่างสัญญาณที่เกิดขึ้นพร้อมกันซึ่งเกิดขึ้นเมื่อโปรตอนตัวเดียวข้ามเซ็นเซอร์ทั้งสอง ลบด้วยค่าชดเชยเวลาคงที่ที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดเส้นทางสัญญาณ ในการระบุพลังงานลำแสงจากการวัด ToF เหล่านี้ พวกเขาได้พัฒนาแบบจำลองที่คำนึงถึง
การสูญเสียพลังงานในเซ็นเซอร์และในอากาศ โดยเปรียบเทียบกับการจำลองแบบมอนติคาร์โล แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดหลักสำหรับการตั้งค่านี้คือความไม่แน่นอนของระยะห่างระหว่างเซ็นเซอร์และไทม์ออฟเซ็ต เพื่อลดความไม่แน่นอนเหล่านี้ ทีมงานได้พัฒนาวิธีการสอบเทียบโดย
ใช้การวัด ToF 16 รายการ (ไม่รวมการวัดที่ 103.5 MeV ซึ่งใช้ในการทดสอบการสอบเทียบ) และสมมติว่าพลังงานเล็กน้อยที่จุดศูนย์กลางไอโซโทปเป็นปริมาณที่ทราบ การเปรียบเทียบพลังงานที่วัดได้กับพลังงานลำแสงเล็กน้อยพบว่าที่ระยะห่างของเซ็นเซอร์ที่ใหญ่ที่สุดสองแห่ง (67 และ 97 ซม.)
ความเบี่ยงเบนน้อยกว่า 0.5 MeV สำหรับพลังงานโปรตอนทั้งห้า ซึ่งเข้ากันได้กับความแม่นยำในการวัดที่ยอมรับได้ทางคลินิก เครื่องตรวจจับยังแสดงเวลาการได้มาที่สั้น สำหรับการทดสอบที่มีระยะห่างของเครื่องตรวจจับ 97 ซม. และพลังงานลำแสงที่ 226.1 MeV นักวิจัยพบว่าการฉายรังสี 6 วินาที
ที่ความเข้ม 5 × 10 8 โปรตอน/วินาที เพียงพอที่จะคงค่าต่ำกว่าข้อผิดพลาด ToF สูงสุดที่ยอมรับได้ (4 ps สำหรับเซ็นเซอร์ ห่างกัน 1 ม.) จากลักษณะทางคลินิก พารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดคือค่าความเบี่ยงเบนของช่วงที่สอดคล้องกันในน้ำ ที่ระยะห่างเซ็นเซอร์ 67 และ 97 ซม. ความแตกต่างของช่วง
ระหว่าง
พลังงานลำแสงที่วัดได้และค่าเล็กน้อยอยู่ที่ 0.5 มม. ที่พลังงานต่ำกว่า และภายใน 1 มม. สำหรับพลังงานสูงสุด ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดทางคลินิก นักวิจัยสรุปได้ว่าเซ็นเซอร์ซิลิกอน UFSD สามารถวัดพลังงานของลำโปรตอนทางคลินิกได้ในเวลาไม่กี่วินาที โดยมีความแม่นยำที่ดีและการรบกวน
ของลำแสงน้อยที่สุด พวกเขาทราบว่าเครื่องตรวจจับของพวกเขาสามารถค้นหาแอปพลิเคชัน QA รายวันได้ทันที “ด้วยการปรับปรุงเพิ่มเติม เครื่องตรวจจับของเราจะเข้ากันได้กับการใช้งานระหว่างการรักษา” “แท้จริงแล้ว การใช้ความหนาที่ลดลงอย่างมากของเซ็นเซอร์เหล่านี้อย่างเหมาะสมจะช่วยลดการรบกวน
ของลำแสงได้ ในขณะที่การลดเวลาตายของการได้มาซึ่งจะทำให้วัดความไวที่คล้ายกันได้ในไม่กี่มิลลิวินาที” เพื่อปรับปรุงการรวบรวมโปรตอนที่บังเอิญให้ดียิ่งขึ้น นักวิจัยได้ผลิตเซ็นเซอร์เฉพาะที่มีการแบ่งส่วนที่เหมาะสมของพื้นที่แอคทีฟ พวกเขายังได้พัฒนาระบบกลไกที่ปรับเปลี่ยนระยะห่าง
ระหว่างเซ็นเซอร์ด้วยความแม่นยำสูง ทำให้เกิดกระบวนการสอบเทียบด้วยตนเองที่ไม่ต้องใช้ความรู้เรื่องพลังงานลำแสงที่ใช้ในการสอบเทียบอีกต่อไป “สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าจะมีความแม่นยำและความไวแบบเดียวกันในสถานพยาบาลใดๆ ที่จะใช้อุปกรณ์นี้” แต่ในงานแถลงข่าวเมื่อวานนี้ ริชาร์ดสันเน้นย้ำถึง
โครงการดูแลคลังสินค้า (ซึ่งรักษาความน่าเชื่อถือของอาวุธนิวเคลียร์ของสหรัฐฯ) เพิ่มความหลากหลายจากการวิจัยทางทหารไปยังภาคพลเรือน การทำความสะอาดห้องปฏิบัติการ DOE ด้านสิ่งแวดล้อม และสนธิสัญญาห้ามการทดสอบอย่างครอบคลุม ประสบการณ์ ซึ่งเขาพยายามสร้างพันธมิตร
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
