以三維/四維數位人假體研究器官移動之時空不確定性對擺動式質子射束劑量的影響

長庚質子中心將於 2013 年底產生射束，為世界首先幾座擁用擺動式質子射束的質子治療中心。擺動式質子射束利用旋轉磁鐵產生均勻分布的劑量，相較於被動散射質子射束，擺動式質子射束能省下大量的射束修飾裝置並提高效率、減少二次粒子汙染、以及增加 SOBP 給予技術的彈性。與美國質子治療多半治療前列腺癌不同，將來台灣最可能用質子治療的癌症為肝癌或肺癌，當動態的射束照射在動態的器官時，他們的非同步性可能會造成時空誤差,並影響劑量分布。本計畫研究擺動式質子射束，利用模擬質子在磁場中的運動、三維/四維數位人假體建模、和蒙地卡羅模擬來評估其時空誤差導致之劑量分布影響。質子在磁場中的運動可由其動能 E、最大分布半徑 r、及所加磁場 B取樣。CT 與 MRI 等三維影像能讓我們建立三維數位人假體，此假體由大量體素組成，以代表解剖上真實的組織或器官。欲建立呼吸人模型，我們需建立一系列不同時序的三維數位人，這些三維數位人因呼吸造成器官不同的形狀、位置與大小。三維數位人的器官之解剖形狀可以轉化為多角形面模型，然後轉換成 NURBS 面，並依臨床觀察到的呼吸模型移動控制點。MCNPX 和 GEANT4 被用來模擬質子射束機頭與三維/四維數位人假體。在標準的三維/四維數位人假體建立之後，更多的時空不准度將被加入這些假體來研究擺動式質子射束照射在動態的器官時，其非同步性可能造成的劑量分布影響。

系統編號:PC10207-0436
原計畫編號:NSC102-2314-B182-054