Accurate, easy-to-commission radiotherapy beam models

准确、易于调试的放射治疗射束模型

基本信息

  • 批准号:
    7256899
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.87万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2005-07-01 至 2009-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Monte Carlo is a highly accurate method for radiotherapy in areas as diverse as treatment head design, machine calibration, and image-guided radiotherapy. For example, recent developments in precision radiotherapy require higher accuracy dose calculation to realize full clinical benefit. Monte Carlo can meet this demand. Unfortunately, Monte Carlo is extremely difficult to implement. The objective of this study is to remove this obstacle to widespread clinical use of Monte Carlo. The key requirement is an accurate, easily commissioned model of the treatment beam. Commissioning is the process of determining the parameters of the model that match the measurements peculiar to that beam. Using current methodology, a clinical physicist unfamiliar with the method would take months to commission a standard 8-beam accelerator. This is unacceptably long. The proposal is to prove beam models may be both accurate and easy to commission. This will be accomplished with 3 Specific Aims: 1. Prove Monte Carlo is sufficiently accurate for validating beam models (1%) by testing the accuracy for simulating the key accelerator components (target and scattering foils), using measurements on a research accelerator, unique in providing beams with accurate energies. 2. Combine experiment with Monte Carlo to establish detailed maps of particle fluence (particle number, energy, direction) of unprecedented accuracy (2%) for clinical beams. Detailed measurements on accelerators from the 3 major manufacturers, including source and geometry variations and beam asymmetry, will be converted to fluence maps using Monte Carlo. 3. Develop beam models with parameters extracted from routine measurements, with commissioning done in under a day per beam. Accuracy will be evaluated using the fluence maps and dose measurements. The practical result will be a pair of beam models, one for electrons, one for x-rays, which are easy to commission, meet the stringent accuracy requirement of modern radiotherapy, and apply to the bulk of radiotherapy units in clinics today. This will allow clinics around the country to take advantage of the computational accuracy of this state-of-the-art clinical tool.
描述(由申请人提供):蒙特卡罗是一种高精度的放射治疗方法,适用于治疗头设计、机器校准和图像引导放射治疗等多种领域。 例如,精准放射治疗的最新发展需要更高精度的剂量计算才能实现全面的临床效益。 蒙特卡洛可以满足这个需求。 不幸的是,蒙特卡罗实施起来极其困难。 本研究的目的是消除蒙特卡罗广泛临床应用的这一障碍。 关键要求是准确且易于调试的治疗光束模型。 调试是确定与该光束特有的测量相匹配的模型参数的过程。 使用当前的方法,不熟悉该方法的临床物理学家需要花费数月的时间才能调试标准的 8 光束加速器。 这是令人无法接受的长。 该提案旨在证明梁模型既准确又易于调试。 这将通过 3 个具体目标来实现: 1. 通过使用研究加速器上的测量来测试模拟关键加速器组件(目标和散射箔)的准确性,证明蒙特卡罗对于验证光束模型 (1%) 具有足够的准确性,该加速器在提供精确能量的光束方面具有独特性。 2. 结合蒙特卡罗实验,为临床射束建立前所未有的精度(2%)的详细粒子注量图(粒子数量、能量、方向)。 三大制造商加速器的详细测量结果,包括光源和几何变化以及光束不对称性,将使用蒙特卡罗转换为注量图。 3. 使用从常规测量中提取的参数开发梁模型,每个梁的调试只需不到一天的时间。 将使用注量图和剂量测量来评估准确性。 实际结果将是一对射束模型,一个用于电子,一个用于 X 射线,易于调试,满足现代放射治疗严格的精度要求,并适用于当今诊所的大部分放射治疗设备。 这将使全国各地的诊所能够利用这种最先进的临床工具的计算准确性。

项目成果

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