基于生物等效剂量的综合优化框架,用于快速切换能量,使用单束每小部分的布拉格峰FLASH-RT

科学领域:

• 医学物理 医学物理
• 辐射瘤学 辐射瘤学
• 辐射疗法优化的优化

背景情况:

• 在FLASH放射疗法中,单束每小部分 (SBPF) 方案达到剂量值,并减少光束切换的不确定性.
• 对于正常组织,SBPF可能会增加2 Gy (EQD2) 的生物相当剂量,这对节约构成了挑战.
• 优化FLASH计划需要平衡剂量递送,效率和正常组织保护.

研究的目的:

• 开发一个基于EQD2的集成优化框架 (EQD2-IOF),用于使用SBPF的布拉格峰FLASH计划.
• 将强大的剂量,传递效率和光束方向优化 (BOO) 纳入EQD2-IOF.
• 在放射治疗中增强正常组织节约和FLASH效应.

主要方法:

• 使用具有快速能量切换 (27毫秒) 和FLASH计划的通用范围转换器的超导电架.
• 在贝叶斯优化自动规划框架内实施了同时剂量和点地图优化 (SDSMO) 算法.
• 开发了一个BOO算法,使用TABU搜索来选择光束角度组合,以及FLASH增强剂量分配的定量模型.

主要成果:

• 与手动优化计划相比,EQD2-IOF计划在目标剂量覆盖率 (D2%和D98%) 中没有显著差异.
• 与手动计划相比,EQD2-IOF计划可以显著降低双侧肺 (10.5%) 和正常组织 (11.5%) 的平均EQD2.
• 在接受>70%处方剂量的正常组织中,在使用SBPF计划时,FLASH节约补偿了使用SBPF计划时增加的EQD2.

结论:

• EQD2-IOF自动化SBPFFLASH-RT计划优化,以优化正常组织的节约.
• 闪光效应可以弥补高剂量区域的潜在分离修复损失,并快速 (27毫秒) 切换能量.
• 由于FLASH效应减弱,SBPF时间表需要仔细考虑,能量切换速度较慢 (500毫秒).