碳离子束三维吸收剂量探测系统研制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11775281
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A3010.核技术在其他领域中的应用
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

While comparing with the photon therapy, there is a significant advantage from the carbon-ion radiotherapy which delivers its dose to the target much more precisely and effectively. In the meanwhile, it raises the demand of a beam quality and control system which must be fast and robust ,also with a 3D dose distribution detector system, which can be used as 3D dose checking system to confirm the beam delivery system sending the beam to the expected target. This project would develop a prototype detector system for 3D dose distribution of carbon ion radiotherapy. The detector system is composed of two pixel ionization chambers that its area of the pixel is not bigger than the (2.5×2.5) mm2, two strip ionization chambers and about one hundred parallel-plate ionization chambers. After well calibrated, it can obtain the carbon ion dose absorption at the target directly. The full measurement can be finished in one minute. The spatial resolution is better than 1 mm in longitudinal direction for the dose absorption, and better than 0.3 mm in transversal direction for the beam position and Bragg-Peak. The system could be used to optimize treatment plan and verify beam delivery system. Compare the results with the CT and PET image could make a more reasonable and secure treatment plan. As more and more new carbon-ion therapy instruments are deployed, the potential market and commercial value of this detector system is going to increase.
相比于光子,使用碳离子治疗肿瘤最显著的优势就是其剂量可以被精确定位到靶区。想要充分发挥这一优势就需要好的束流,快速可靠的控制系统,以及可以直接测量三维剂量的探测系统来验证束流配送系统是否能将束流输送到预期的靶位。本课题将研制用于碳离子治疗装置的束流三维吸收剂量测量的探测器样机。这套系统由两套像素点不大于(2.5×2.5)mm2的像素电离室、两套阳极条电离室、一百套平板电离室组成。经过标准剂量电离室的刻度能直接测量三维吸收剂量值,能在加速器状态完全不变的情况下1分钟内完成测量。其中深度剂量测量精度好于1mm,横向束流位置精度好于0.3mm,Bragg峰位置测量精度好于0.3mm。这套系统将用于适形治疗计划、束流配送系统的验证,将其测量结果与PET、CT得到的肿瘤图像相对比可制定出更合理,更安全的治疗计划。随着碳离子治疗装置数量的增加,这套系统潜在的应用市场也将扩大,将具有较高的商业价值。

结项摘要

在项目经费的支持下,项目组按照项目计划研制了基于FPGA控制的高集成度ASIC芯片实现了前端电子学及数据采集,将高压及环境监测集成到前端,消除了电子学的死时间,将信噪比提高约一个量级,系统采样频率提高了2倍。按照项目计划研制了由50套平板电离室,两套阳极条电离室及支架组合而成的复合电离室阵列,实现同步采样,进行了在束实验。2021年5月份的束流实验使用台阶形靶、球面靶和斜面靶测量的数据训练机器学习网络,然后使用该网络成功预测了未知斜面靶,实现了粒子照相功能。目前,使用这种复合型电离室,通过深度学习算法实现粒子照相功能的探测系统还未见公开报道。这套系统测量束流位置精度达到0.25 mm,测量Bragg峰位置精度好于0.2 mm,粒子照相的像素点达到2 mm。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Performance of the Secondary Electrons Profile Monitor for the scanning gantry in the Heavy Ion Medical Machine
重离子医疗机扫描架二次电子轮廓监测仪的性能
  • DOI:
    10.1016/j.nima.2021.165212
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Nuclear Inst. and Methods in Physics Research, A
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tong Liu;Ruishi Mao;Youjin Yuan;Chuan Huang;Liping Yao;Ze'en Yao;Zhiguo Xu
  • 通讯作者:
    Zhiguo Xu
Performances of the beam monitoring system and quality assurance equipment for the HIMM of carbon-ion therapy
碳离子治疗HIMM束流监测系统及质量保证设备性能
  • DOI:
    10.1002/acm2.12916
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Applied Clinical Medical Physics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Wei Kun;Xu Zhiguo;Mao Ruishi;Zhao Zulong;Zhao Tiecheng;She Qianshun;Kang Xincai;Wang Jianli;Li Shengpeng;Li Min;Song Kai;Yang Herun;Duan Limin
  • 通讯作者:
    Duan Limin

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其他文献

横向场电离室在RIBLL实验中的应
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    徐治国
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    核技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宏斌;肖志刚;郑川;徐治国;付芬;李松林;李波;陈若富;孙志宇;高辉;毛瑞士;徐瑚珊;樊瑞睿;胡正国;黄天衡;章学恒;高启
  • 通讯作者:
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  • 作者:
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  • 作者:
    李定国;徐治国;屈治国;黄金印;陶文铨
  • 通讯作者:
    陶文铨

其他文献

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徐治国的其他基金

用于重离子治癌或放射性束物理的超薄位置灵敏探测器研制
  • 批准号:
    11205223
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    2012
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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