2) энергетической модуляции
3) растрового сканирования
4) динамического сканирования
Статичное сканирование предполагает неизменные параметры пучка во время облучения: фиксированную энергию частиц, а следовательно, постоянную глубину их пробега в ткани. При таком режиме формируется одиночный узкий пик Брэгга, расположенный на определённой глубине. Создать протяжённую область равномерной дозы, соответствующую толщине опухоли, без изменения энергии, положения или интенсивности пучка невозможно.
Модуляция пика Брэгга основана на наложении нескольких пиков с различными пробегами и весовыми коэффициентами, в результате чего образуется распределённый пик Брэгга — Spread-Out Bragg Peak, SOBP. Энергетическая модуляция изменяет глубину максимального энерговыделения, а динамическое и растровое сканирование позволяют последовательно облучать отдельные точки или энергетические слои мишени с заданной интенсивностью. Поэтому активное управление энергией и траекторией пучка обеспечивает трёхмерное соответствие дозового распределения форме опухоли.
| Подход | Изменяемый параметр | Влияние на дозовое распределение | Возможность формирования SOBP |
|---|---|---|---|
| Статичное сканирование | Параметры пучка остаются постоянными | Формируется одиночный пик на фиксированной глубине | Самостоятельно не обеспечивает |
| Энергетическая модуляция | Энергия и пробег заряженных частиц | Смещает пик Брэгга по глубине | Обеспечивает наложение нескольких глубинных пиков |
| Растровое сканирование | Поперечное положение узкого пучка | Последовательно заполняет поперечное сечение мишени | Обеспечивает при сочетании с переключением энергетических слоёв |
| Динамическое сканирование | Положение, энергия и интенсивность пучка во времени | Создаёт пространственно неоднородное управляемое облучение | Позволяет формировать объёмное дозовое распределение |
| Пассивная модуляция | Толщина вещества на пути пучка | Создаёт набор частиц с различными остаточными пробегами | Формирует SOBP с помощью модуляторов или гребенчатых фильтров |
| Послойное сканирование | Энергия между последовательными слоями | Облучает мишень по глубине слой за слоем | Формирует SOBP посредством суммирования дозовых слоёв |
Ширина SOBP выбирается в соответствии с протяжённостью клинического объёма мишени по направлению пучка. Вес каждого энергетического слоя рассчитывается так, чтобы суммарная доза внутри опухоли была максимально однородной. При планировании также учитывают неопределённость пробега частиц, обусловленную неоднородностью тканей, движением органов и погрешностями пересчёта компьютерно-томографической плотности. Преимущество такой технологии заключается в высокой конформности облучения и снижении интегральной дозы в здоровых тканях.