多模态相对阻止本领获取中的最优粒子类型与投影数目
医学物理
2019-10-08 v1
摘要
质子放射成像与 X 射线计算机断层扫描（CT）相结合已被提出用于获取患者特异性校准曲线并降低带电粒子癌症治疗中的射程不确定性。本研究的主要目标是确定用于生成放射影像的最优带电粒子，并确定获取最小射程误差所需的最优投影数目。考虑了三种带电粒子生成放射影像：质子（p-rad）、氦离子（α-rad）和碳离子（c-rad）。问题表述被视为最小二乘优化 argmin_x (||Ax -b||_2^2 )，其中投影矩阵 A 表示各粒子在每种材料中穿越的累积路径，b 表示为穿越的水等效厚度（WET）的带电粒子列表模式放射影像，x 为待优化的相对阻止本领（RSP）图。使用 Geant4 蒙特卡洛（MC）工具包和拟人化成人头部体模模拟了带电粒子放射影像。A 通过凸包检测结合三次样条路径计算粒子在 X 射线 CT 中的轨迹确定。对所有粒子类型，评估了使用多投影的影响（从 1 到 6 个投影）。本研究还就可达精度方面探讨了组织分割方法。最佳结果（平均 RSP 误差低于 0.7%、射程误差低于 1 mm）在采用 3 个投影的 α-rad 下取得。单次 α-rad 投递至体模的剂量为 8 μGy，低于 X 射线放射成像的剂量。
引用
@article{arxiv.1910.02242,
title = {Optimal particle type and projection number in multi-modality relative stopping power acquisition},
author = {Marta F. Dias and Charles-Antoine Collins-Fekete and Lennart Volz and Guido Baroni and Marco Riboldi and Joao Seco},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.02242},
year = {2019}
}