Fixed Beamline Optimization for Intensity Modulated Carbon-Ion Therapy.
Fixed Beamline Optimization for Intensity Modulated Carbon-Ion Therapy.
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DOI：
10.1109/trpms.2021.3092296
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发表时间：
2022-03
影响因子：
4.4
通讯作者：
Sheng, Ke
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ramesh, Pavitra;Liu, Hengjie;Gu, Wenbo;Sheng, Ke
采用重离子治疗的主要障碍是建造和维护旋转机架的成本和技术困难。许多重离子治疗设施，而不是选择构建固定的束线作为一种妥协，我们建议减轻与优化治疗床角度。我们将集成的波束定向和扫描点优化问题表示为具有组稀疏正则项的二次成本函数。使用快速迭代收缩阈值算法（FISTA）有效地解决了优化问题。为了测试该方法，我们创建了用于强度调制碳离子治疗（IMCT）的具有治疗床旋转（FBCR）和不具有治疗床旋转（FB）的固定束线计划，并与治疗床和机架都具有360度自由度（GCR）的理想场景进行了比较。对10例胰腺病例的FB、FBCR和GCR IMCT计划进行了比较。FBCR计划显示每个胰腺病例的PTV覆盖率和OAR剂量相当。总之，在重离子放射治疗中固定束的剂量学限制可以通过床旋转的集成束方向优化来大大减轻。
A major obstacle for the adoption of heavy ion therapy is the cost and technical difficulties to construct and maintain a rotational gantry. Many heavy ion treatment facilities instead choose to construct fixed beamlines as a compromise, which we propose to mitigate with optimized treatment couch angle. We formulate the integrated beam orientation and scanning spot optimization problem as a quadratic cost function with a group sparsity regularization term. The optimization problem is efficiently solved using fast iterative shrinkage-thresholding algorithm (FISTA). To test the method, we created the fixed beamline plans with couch rotation (FBCR) and without couch rotation (FB) for intensity modulated carbon-ion therapy (IMCT) and compared with the ideal scenario where both the couch and gantry have 360 degrees of freedom (GCR). FB, FBCR, and GCR IMCT plans were compared for ten pancreas cases. The FBCR plans show comparable PTV coverage and OAR doses for each pancreas case. In conclusion, the dosimetric limitation of fixed beams in heavy ion radiotherapy may be largely mitigated with integrated beam orientation optimization of the couch rotation.
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DOI：
10.1186/1878-5085-4-9
发表时间：
2013-03-04
期刊：
The EPMA journal
影响因子：
--
作者：
Ohno T
通讯作者：
Ohno T
DOI：
10.1016/j.ijrobp.2017.09.002
发表时间：
2018-01-01
影响因子：
7
作者：
Qin, Nan;Shen, Chenyang;Jia, Xun
通讯作者：
Jia, Xun
DOI：
10.1016/j.ijrobp.2015.07.2264
发表时间：
2015-11-01
影响因子：
7
作者：
Kamp, Florian;Cabal, Gonzalo;Carlson, David J.
通讯作者：
Carlson, David J.
影响因子：
2.1
作者：
Beck, Amir;Teboulle, Marc
通讯作者：
Teboulle, Marc
影响因子：
2.6
作者：
Koom, Woong Sub;Mori, Shinichiro;Yamada, Shigeru
通讯作者：
Yamada, Shigeru