在4D扫描中选择呼吸阶段号码,优化肺瘤的质子治疗计划
Yuanyuan Ma1, Jingfang Mao2, Xinguo Liu1
1Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; Key Laboratory of Heavy Ion Radiation Biology and Medicine of Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China; Key Laboratory of Basic Research on Heavy Ion Radiation Application in Medicine, Gansu Province, Lanzhou 730000, China.
概括
通过使用更少的呼吸阶段来优化四维 (4D) 质子疗法规划,特别是吸入或呼出期间,可以显著减少计算时间,同时保持治疗质量. 这种方法提高了扫描质子疗法的效率.
科学领域:
- 辐射瘤学 辐射瘤学
- 医学物理 医学物理
- 计算生物学 计算生物学
背景情况:
- 扫描质子疗法的标准四维 (4D) 治疗规划是计算密集的,因为包括了所有呼吸阶段.
- 降低计算成本对于提高4D治疗规划效率至关重要.
- 为了准确的剂量评估,必须考虑质子输送和呼吸运动之间的相互作用效应.
研究的目的:
- 为了优化4D质子治疗规划所需的中间呼吸阶段的数量.
- 为了降低与4D治疗计划优化相关的计算成本.
- 评估用于扫描质子疗法的减少相位集的可行性.
主要方法:
- 对15名肺癌患者进行了5个4D优化策略 (4D_10,4D_2,4D_6EX,4D_6IN,4D_3) 和1个3D策略的比较.
- 对不同数量的呼吸阶段进行了优化,包括所有十个阶段,极端阶段和呼气或吸气期间的阶段.
- 在所有十个阶段进行了4D剂量评估,考虑了相互作用效应,并比较了累积剂量.
主要成果:
- 与4D计划相比,3D优化在目标覆盖率方面较差,但在危险器官 (OAR) 节省方面优越.
- 所有五种4D策略都显示出类似的OAR节约,但4D_6EX和4D_6IN比4D_2和4D_3.3提高了剂量均性.
- 4D_2,4D_3,4D_6EX和4D_6IN的计算时间分别减少到4D_10方法的32%,41%,66%和67%.
结论:
- 在吸入 (4D_6IN) 或呼出 (4D_6EX) 期间使用所有呼吸阶段是扫描质子疗法全相策略的可行替代方案.
- 这些缩短阶段策略可以显著降低计算负载,同时保持计划质量.
- 该研究表明,优化相位选择可以提高4D质子处理规划的效率.
