利用束流强度全变分正则化提高小动物 3D 打印补偿器 IMRT 的效率
医学物理
2022-10-12 v4
摘要
目的：将现代 3D 打印技术用于实现临床前尺度的强度调制放射治疗(IMRT)（类似于临床 IMRT）的兴趣日益增长。然而，当前 3D 打印 IMRT 方法存在调制模式复杂的问题，导致照射时间长、丝材消耗过多以及补偿器制造不准确。本工作中，我们开发了全变分正则化(TVR)方法来解决这些问题。方法：TVR-IMRT 是一种旨在最小化相邻束流间强度差的技术，用于优化束流强度图，随后将其转换为铜掺杂 PLA 丝材中相应的补偿器厚度。生成了五束流的 IMRT 与 TVR-IMRT 计划，以治疗小鼠心脏同时保护肺组织。将各射野剂量与合成剂量投递至胶片，并使用 gamma 分析与相应计划剂量比较。结果：与标准 3D 打印补偿器 IMRT 相比，TVR-IMRT 将束流强度与补偿器厚度的总变分降低了约 50%。补偿器材料总消耗与射线出束时间减少了 20-30%，而 DVHs 保持相当。采用 3%/0.3mm 标准的 gamma 分析通过率，IMRT 为 89.07%，TVR-IMRT 为 95.37%。结论：TVR 可应用于小动物 IMRT 束流强度，以产生总变分更小的通量图及后续 3D 打印补偿器图案，简化 3D 打印并减少所需丝材量。与传统 IMRT 计划相比，TVR-IMRT 计划所需出束时间更短，同时保持剂量适形性。
引用
@article{arxiv.2107.00699,
title = {Improving the efficiency of small animal 3D printed compensator IMRT with beamlet intensity total variation regularization},
author = {Xinmin Liu and Alexander L. Van Slyke and Erik Pearson and Khayrullo Shoniyozov and Gage Redler and Rodney D. Wiersma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.00699},
year = {2022}
}