空间适应剂量计算网格和计划方法用于质子迷你束辐射疗法
Xue Hong1, Weijie Zhang1, Yan Xu2
1Department of Radiation Oncology, University of Kansas Medical Center, Kansas City, USA.
Medical physics
|August 9, 2025
概括
一种新的空间适应方法改善了质子迷你束辐射疗法 (pMBRT) 的剂量计算. 这种方法提高了计算效率,同时保持了亚毫米光束的精度.
科学领域:
- 医学物理 医学物理
- 辐射瘤学 辐射瘤学
- 计算科学 计算科学
背景情况:
- 质子迷你束辐射疗法 (pMBRT) 需要高空间分辨率 (0.2毫米) 进行准确的剂量计算,这带来了重大的计算挑战.
- 在pMBRT中固有的急剧剂量梯度和空间分成需要先进的计算方法.
研究的目的:
- 开发和验证用于pMBRT的空间适应剂量计算方法.
- 通过动态调整剂量网格分辨率,提高计算效率,同时保持计算精度.
主要方法:
- 实施了一种多尺度的自适应网格,取代了统一的网格,在光束入口进行更细的采样,在深度进行更粗的采样.
- 利用适应性网状精细化和层次化剂量计算策略.
- 开发了一种用于处理规划的双网格反向优化方法,并对细 (0.2毫米) 和粗 (3毫米) 均网格进行了验证.
主要成果:
- 适应性方法 (ADAPTIVE) 实现了高剂量计算精度,与精细网格 (FINE) 相比,Gamma指数合格率为100%.
- ADAPTIVE使用了1/15的剂量网格数量和不到十分之一的FINE的计算时间.
- 使用ADAPTIVE的治疗计划产生了与FINE相同的峰值-谷值剂量比率 (PVDR) 和可比的剂量分布,与粗格 (COARSE) 不同.
结论:
- 引入了一种新的,空间适应的,高分辨率的pMBRT剂量计算方法.
- 拟议的方法准确计算了pMBRT的voxel级剂量分布和PVDR.
- 与 pMBRT 剂量计算的统一网格方法相比,显著减少了计算资源.
