基于蒙特卡洛的物理与时间不确定性四维鲁棒优化用于调强质子治疗
医学物理
2019-07-31 v2
摘要
目的：呼吸运动和相互作用效应导致点扫描质子治疗输送给患者的剂量不同于优化时计划的剂量。我们开发了一种新的四维鲁棒优化方法，将患者呼吸和相互作用效应及其不确定性纳入优化过程……方法：该四维鲁棒优化器使用 4DCT 图像集获取患者呼吸信息，并包含束流输送模拟以纳入相互作用效应。潜在点的剂量使用蒙特卡洛模拟在所有呼吸时相上计算，通过可变形图像配准形变至参考时相，然后以加权和相加。不同时相的权重基于束流输送模拟。通过考虑射程和摆位不确定性作为物理不确定性情景，以及患者呼吸和治疗输送不确定性作为时间不确定性情景，将鲁棒性加入优化……结果：四维鲁棒优化计划展现出改善的目标覆盖，靶区 98% 体积剂量平均增加 4.9%，均匀性改善（均匀性指数平均下降 6.0%），鲁棒性改善（所有不确定性情景下覆盖和均匀性的波动范围平均分别减少 35.0% 和 52.5%）……结论：开发了一种包含相互作用效应且不依赖于呼吸与输送同步的四维鲁棒优化器……
引用
@article{arxiv.1907.11794,
title = {Monte-Carlo-based 4D robust optimization using physical and temporal uncertainties for intensity-modulated proton therapy},
author = {Mark D. Pepin and Erik Tryggestad and Hok Seum Wan Chan Tseung and Jiasen Ma and Abdou Abdel Rehim and Jedediah E. Johnson and Michael G. Herman and Chris Beltran},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.11794},
year = {2019}
}
备注
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