在碳离子辐射疗法中,基于LEM和MKM的治疗计划之间的Voxel级线性能量转移驱动剂量转换因子
Weiwei Wang1,2, Wei Sun3, Jiayao Sun1
1Department of Medical Physics, Shanghai Proton and Heavy Ion Center, Fudan University Cancer Hospital, Shanghai Key Laboratory of Radiation Oncology, Shanghai Engineering Research Center of Proton and Heavy Ion Radiation Therapy, Shanghai, China.
碳离子放射治疗模型 (LEM和MKM) 之间的转换系数 (CF) 取决于剂量平均线性能量转移 (LETd). 一个新的voxel级框架解释了LETd驱动的空间异质性,使得更准确的剂量转换能够用于治疗计划.
科学领域:
- 医学物理 医学物理
- 辐射瘤学 辐射瘤学
- 生物物理学的生物物理.
背景情况:
- 碳离子辐射疗法使用不同的相对生物有效性 (RBE) 模型:局部效应模型 (LEM) 和微量对称运动模型 (MKM).
- 这些模型对剂量平均线性能量转移 (LETd) 和吸收剂量有不同的依赖性.
- 转换因子 (CF) 对于机构之间的临床结果比较至关重要,但LETd带来的空间异质性被忽视了.
研究的目的:
- 量化LETd对碳离子放射治疗中CFs的影响.
- 开发和验证用于异效剂量转换的voxel级框架.
- 评估LETd意识剂量转换的临床适用性.
主要方法:
- 使用RayStation优化计划 (立方体,球形和临床案例) 开发了用于异效剂量转换的voxel级框架.
- 通过比较基于LEM和MKM的RBE加权剂量来导出CFs.
- 创建并验证了一个转换模型,将LETd与MKM/LEM参数与RayStation计算相关联.
主要成果:
- CFs表现出主要依赖于吸收剂量和LETd.
- 与较大的目标相比,较小的目标呈现出更高的LETd和更低的CF.
- 该模型以<2%的误差预测了voxel级剂量,但LETd变异引入了~5%的CF不确定性,突出了布拉格峰的空间异质性.
结论:
- 在CF中LETd诱导的空间变异性需要在碳离子辐射疗法中进行精确剂量转换的voxel级分析.
- 拟议的框架支持LETd意识的治疗规划,并增强跨模型的互操作性.
- 临床采用需要瘤特异性CF和复杂解剖场景中的验证.
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