优化质子弧治疗计划的机架轨迹遍历时间
医学物理
2023-10-20 v1
摘要
背景：质子弧治疗是一种新兴的放射治疗技术，在治疗照射过程中机架或患者连续旋转。质子弧治疗被认为的优势之一是缩短治疗时间，但鉴于撰写本文时市场上尚无能够实施该治疗的机器，确切的治疗时间仍不明确。目的：我们引入 Arc Trajectory Optimization Method (ATOM) 算法，旨在为机架确定高效的速度曲线，以快速实施给定的质子弧治疗计划。方法：ATOM 计算具有最短照射时间的轨迹，同时确保有足够时间照射各能量层中的所有点并在层间切换能量。通过施加速度、加速度和加加速度的最大与最小限制，保证了动态机架运动的可行性。这是通过对机架速度进行离散化并将 A* 算法与开源运动生成库 Ruckig 相结合实现的。该算法在合成数据集以及肝脏病例、前列腺病例和头颈病例上进行了测试。结果：使用 256 个离散速度，在不到一秒内计算出了具有 360 个能量层的计划的弧轨迹。结论：ATOM 是一个具有 Python 接口的开源 C++ 库，可快速生成速度曲线，是确定质子弧照射时间的高效工具，可集成到治疗计划流程中。
引用
@article{arxiv.2310.12731,
title = {Optimizing the Traversal Time for Gantry Trajectories for Proton Arc Therapy Treatment Plans},
author = {Viktor Wase and Otte Marthin and Albin Fredriksson and Anton Finnson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.12731},
year = {2023}
}