基于质子束激发热声信号的布拉格峰定位

摘要

cqvip:目的:使用质子束激发热声信号对质子束的布拉格峰定位,分析其在质子治疗中应用的可行性。方法:通过Kwave工具包模拟质子束在水中的传播过程,使用放置的传感器接收质子束激发产生的γ波走时数据,再将走时数据进行反演得到布拉格峰位置的修正量,从而完成对布拉格峰定位。结果:在均匀介质中,当初始的布拉格峰位置在目标布拉格峰位置5 cm范围内,使用Kwave模拟得到的走时数据进行定位,无噪声的情况下,定位误差在1.3 mm以内,对其进行加噪处理后,定位误差仍在3 mm以内。使用波前扩展的线性走时插值射线追踪算法得到的走时数据进行反演,能完成零误差定位。结论:使用质子束激发热声信号,仅需要少量的传感器就能对质子束的布拉格峰进行实时定位,走时数据的准确性对定位算法有一定的影响。但是通过加噪实验发现,本算法具有较好的稳定性和收敛性。