基于器官风险隐喻和递送时间的质子弧疗法方案优化——能量层预选方法
医学物理
2024-10-11 v1
摘要
目标。随着质子弧疗法 (PAT) 趋于临床实施，优化该创新递送方式的治疗方案仍具挑战，尤其是针对弧形递送时间。现有算法要么在计算需求上最优但昂贵，要么快速但牺牲了许多自由度。在本研究中，我们引入一种灵活的方法，用于在实际鲁棒斑点权重优化之前预选能量层 (EL)。我们的 EL 预选方法采用类比方法，最小化以动态递送时间代理和肿瘤几何覆盖为目标的双目标函数，后者考虑了所选器官风险隐喻的函数。该方法能够并行化多个问题实例。我们采用三种不同的治疗部位进行评估，提供了与使用早期能量层选择和斑点分配 (ELSA) 以及 RayStation TPS 中的 IMPT 方案进行的全面剂量学分析基准。该算法在约5分钟内高效生成帕累托最优的 EL 预选方案。derived 自这些选择的后续 PAT 治疗方案经 TPS 优化后，显示出高质量的靶区覆盖，实现了较高的符合度指数，有效降低了器官风险隐喻。这些方案在实现临床目标的同时，将递送时间较 ELSA 方案降低了20%至40%。该提出的方法提供了速度和效率，能够通过合理安排质子弧扇区来有效减少递送时间，同时保持良好的靶区覆盖和健康组织保护。
引用
@article{arxiv.2410.07716,
title = {Proton arc therapy plan optimization with energy layer pre-selection driven by organ at risk sparing and delivery time},
author = {S. Wuyckens and G. Janssens and M. Chocan Vera and J. Sundstrom and D. Di Perri and E. Sterpin and K. Souris and J. A. Lee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.07716},
year = {2024}
}
备注
16 pages, 10 figures, submitted to Physics in Medecine and Biology