在高热症治疗规划中量化组织特性和 perfusion 不确定性:使用多项式混沌扩张的多分析

科学领域:

• 医学物理 医学物理
• 生物医学工程 生物医学工程
• 在瘤学瘤学.

背景情况:

• 超热治疗计划 (HTP) 指导辐射相位阵列系统.
• 目前组织性质的不确定性限制了HTP的准确性和治疗疗效.
• 量化这些不确定性对于可靠的治疗指导至关重要.

研究的目的:

• 系统量化组织性质不确定性对HTP的影响.
• 调查对预测温度分布的单个和组合效应.
• 评估HTP对各种癌症部位的可靠性.

主要方法:

• 开发了一种基于多项式混沌扩展 (PCE) 的新型不确定性量化方法.
• 在胰腺,前列腺,直肠和宫癌的局部区域性高温症治疗计划中应用PCE.
• 分析了25-34个组织特性 (导电性,导电性, perfusion 等) 的单独和综合影响. 使用数字人体模型.

主要成果:

• 导热率和热容量不确定性的影响是可以忽略不计的 (<1e-10 °C).
• 电导率和 perfusion 不确定性导致了显著的温度变化 (高达 ~ 6 °C std dev).
• 结合的不确定性导致不同癌症部位的实质性变化 (高达9.0°C std dev).

结论:

• 组织和 perfusion 属性的不确定性显著影响 HTP 温度预测.
• 基于PCE的分析在识别重大不确定性及其影响方面是有效的.
• 这种方法提高了高热症治疗计划的可靠性评估.