2) 3 и более ракурсов облучения
3) толстого карандашного протонного пучка с диаметром от 20 мм
4) тонкого карандашного протонного пучка с диаметром 3-10 мм (+)
Активное сканирование карандашным пучком (pencil beam scanning, PBS) — метод протонной терапии, при котором мишень последовательно облучается узким пучком протонов с управляемым положением и интенсивностью. Магниты отклоняют пучок в поперечных направлениях, формируя отдельные дозовые пятна , а изменение энергии протонов обеспечивает послойное облучение по глубине с использованием эффекта пика Брэгга. Типичный поперечный размер такого пучка составляет примерно 3–10 мм; конкретное значение зависит от энергии, оборудования и условий измерения.
Именно поэтому правильным является вариант с тонким карандашным протонным пучком. Термин активное характеризует не количество ракурсов облучения, а способ формирования дозового поля посредством программируемого управления координатами, энергией и числом протонов в каждом пятне. При этом могут применяться как один, так и несколько направлений облучения. Пучок диаметром около 20 мм и более относится к расширенному или широкому пучку и не соответствует классическому понятию pencil beam.
Последовательное сканирование пятен и энергетических слоёв позволяет точно адаптировать распределение дозы к трёхмерной форме опухоли, реализовывать интенсивностно-модулированную протонную терапию и уменьшать дозу за пределами мишени. В отличие от пассивно-рассеивающих систем, при PBS обычно не требуются индивидуальные апертуры и компенсаторы для формирования латерального контура и глубинного распределения дозы.
| Критерий | Активное сканирование карандашным пучком | Пассивно-рассеивающая технология |
|---|---|---|
| Поперечный размер исходного пучка | Узкий пучок, обычно около 3–10 мм в диаметре | Пучок расширяется рассеивателями до широкого поля |
| Формирование латерального поля | Пошаговое магнитное сканирование отдельных дозовых пятен | Формирование поля рассеянием и использованием апертур |
| Формирование дозы по глубине | Последовательная смена энергии с созданием энергетических слоёв | Пассивная модуляция глубины с помощью модификаторов пучка |
| Адаптация к форме опухоли | Высокая, возможна трёхмерная конформность и модуляция интенсивности | Ограниченная, зависит от геометрии апертуры и компенсатора |
| Необходимость индивидуальных формирующих устройств | Как правило, не требуется индивидуальная апертура и компенсатор | Часто применяются индивидуальные апертуры и компенсаторы |
| Основные ограничения | Чувствительность к движению органов, неопределённости пробега и ошибкам позиционирования | Больше интегральная доза вне мишени из-за рассеяния и вторичного излучения |
При планировании PBS дополнительно оценивают дальность пробега протонов, анатомические изменения и движение мишени. Для снижения риска недо- или переоблучения применяют робастную оптимизацию, контроль укладки и при необходимости синхронизацию с дыханием. Количество полей определяется расположением опухоли и органами риска, а не самим термином карандашный пучок . Таким образом, ключевой диагностический для метода признак — управляемый узкий пучок, сканирующий мишень пятно за пятном и слой за слоем.