基于机器学习的时间和光谱快速马射线信息的集成,用于质子范围验证
Aaron Kieslich1,2, Sonja M Schellhammer1,2,3, Alex Zwanenburg1,4,5
1OncoRay - National Center for Radiation Research in Oncology, Faculty of Medicine and University Hospital Carl Gustav Carus, TUD Dresden University of Technology, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Dresden, Germany.
快速马射线计时 (PGT) 提供了精确的质子范围验证. 整合光谱数据并没有提高准确性,仅显示时间信息就足以在质子辐射疗法中可靠地监测剂量.
科学领域:
- 医学物理 医学物理
- 辐射瘤学 辐射瘤学
- 核仪器仪表 核仪器仪表 核仪器仪表
背景情况:
- 快速马射线定时 (PGT) 和光谱 (PGS) 是监测质子放射治疗的关键非侵入性方法.
- 整合PGT和PGS可以通过结合时间和光谱数据来增强质子范围验证.
- 机器学习正在探索,以提高质子范围验证的准确性.
研究的目的:
- 评估整合快速马射线定时和光谱数据的有效性,以加强质子范围验证.
- 评估频谱信息与时间信息相比在机器学习模型中的贡献,用于范围转移预测.
- 为了确定仅仅是时间信息是否足以进行精确的质子范围验证.
主要方法:
- 用质子束 (162 和 225 MeV) 辐射一个均的幻影.
- 引入了模拟的解剖变异 (空气腔).
- 使用PGT探测器测量了即时马射线,提取了2D时间能量光谱.
- 机器学习模型使用不同的特征集 (仅能量,仅时间,组合,图像) 进行训练,以预测范围变化,并通过RMSE评估性能.
主要成果:
- 只有时间和综合时间能量的功能实现了良好的性能 (RMSE 3-4 mm).
- 仅能量和图像功能表现较差 (RMSE>5毫米).
- 整合仅使用能量功能的功能并没有提高预测准确度,而不是仅使用时间功能的功能.
结论:
- 在这个设置中,光谱信息没有为质子束范围转移的确定提供额外的价值.
- 仅从快速马射线获得的时间信息就足以准确验证质子范围.
- 这项研究验证了PGT在质子疗法中可靠范围验证的使用.
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