论文标题：Does the Maximum Initial Beam Energy for Proton Therapy Have to Be 230 MeV?

论文链接：https://www.mdpi.com/2412-382X/8/3/23

期刊名： Quantum Beam Science

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/qubs

一、引言

质子治疗利用质子束在人体内的布拉格峰特性实现对肿瘤的精准剂量投送，同时减少对周围正常组织的损伤。当前，质子治疗系统的初始束流能量普遍设定为230 MeV，该能量对应水中射程约32 cm，足以覆盖人体内最深处的肿瘤。然而，达到230 MeV能量需要较大规模的加速器设备，显著增加了建设和运行成本。该论文针对这一行业惯例提出疑问，即是否在所有临床情形中均必须采用230 MeV作为最高初始能量，并探讨降低最大能量限值的物理可行性与治疗适用性。

二、材料与方法

研究以蒙特卡洛模拟为主要手段，构建了质子束在不同初始能量（如200 MeV、210 MeV、220 MeV、230 MeV）下的输运模型。模拟参数涵盖水体模及基于真实CT数据的人体解剖模型，评估指标包括射程、布拉格峰深度、横向散射半径及剂量分布均匀性。同时，研究统计了已发表的大量临床肿瘤深度数据，分析不同肿瘤部位实际所需的最大射程。此外，考虑了束流配送系统中的能量调制范围和射程移位器的使用对有效射程的补偿效应。

三、分析与结果

模拟结果显示，质子在水中的射程随能量下降而非线性缩短。230 MeV质子对应射程约32 cm，而220 MeV质子射程约为30 cm，210 MeV时约为27 cm。对临床肿瘤深度数据的汇总表明，绝大多数治疗靶区（包括盆腔、头颈、胸部等深处肿瘤）的实际最大深度在28 cm以内，仅极少数病例需要超过30 cm的射程。分析进一步指出，采用220 MeV作为最高初始能量，并配合适当厚度的预吸收体或射程移位器，可在剂量学参数无明显退化的前提下覆盖临床所需深度。横向散射和剂量平坦度的变化在可接受的物理范围内。

四、展望

论文指出，若将质子治疗系统的最高初始能量从230 MeV降低至220 MeV或更低，有望缩小加速器尺寸、降低屏蔽要求及整体造价，从而促进质子治疗在更多医疗中心的普及。同时，这一能量优化思路需结合临床病例的广泛验证和剂量学安全裕度评估，未来可通过多中心回顾性计划和前瞻性临床试验进一步论证其可行性，推动质子治疗设备向更紧凑、更经济的方向发展。

引用格式：

Beltran, C.J.; Perales, A.; Furutani, K.M. Does the Maximum Initial Beam Energy for Proton Therapy Have to Be 230 MeV? Quantum Beam Sci. 2024, 8, 23.

https://doi.org/10.3390/qubs8030023

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Klaus-Dieter Liss

Quantum Beam Science (QuBS, ISSN 2412-382X) 是一个国际性开放获取期刊。主要关注量子束在广义材料研究和表征方面的应用，以及量子束源、仪器和设备的发展。期刊创刊于2017年，目前已被Scopus (Elsevier)、Emerging Sources Citation Index (ESCI)—Web of Science (Clarivate Analytics)、CAPlus/SciFinder、Inspec、Astrophysics Data System等数据库收录：https://www.mdpi.com/journal/qubs/indexing

2025 Impact Factor：1.3

2025 CiteScore：3.2

Time to First Decision：33.6 Days

Acceptance to Publication：7.6 Days