基于蒙特卡洛的PET范围验证用于植入乳腺癌患者的质子疗法:材料分配影响分析

科学领域:

• 医学物理 医学物理
• 辐射瘤学 辐射瘤学
• 医疗成像医学成像

背景情况:

• 质子疗法需要精确的范围验证,特别是在具有植入物的乳腺癌患者身上.
• 在治疗规划中的材料分配可以引入范围的不确定性.
• 蒙特卡洛 (MC) 模拟提供了一个详细的方法来建模辐射传输.

研究的目的:

• 为验证基于MC的离线正子发射断层扫描 (PET) 框架进行范围验证.
• 在乳腺质子疗法中对植入物的不同材料分配策略引起的范围不确定性的定量评估.
• 评估该框架在乳腺癌患者中的临床可行性.

主要方法:

• 开发了一个基于FLUKA的MC模型用于PET模拟.
• 使用PMMA和幻影以及复合假肢-PMMA设置验证了模型.
• 通过比较模拟和测量PET图像,分析范围偏差 (ΔR50),测试覆盖为,脂肪组织或没有覆盖.

主要成果:

• 该MC模型实现了毫米级的内在精度.
• 超过作为脂肪组织导致范围偏差在2毫米 (-1.24到-0.83毫米).
• 未能覆盖导致超过3毫米 (-3.25至-2.48毫米) 的误差,而覆盖显示出最好的协议.

结论:

• 基于MC的PET框架以2毫米的内在准确度得到验证,适用于具有植入物的乳腺癌患者.
• 忽略作为脂肪组织是一个可行的策略,保持范围的不确定性在可接受的临床范围内.
• 准确的材料分配对于质子疗法中精确的范围验证至关重要.