Algorithmes de calcul de dose basé sur des modèles pour des applications avancées en physique médicale

医学高级应用模块的剂量计算算法

• 批准号: RGPIN-2022-03810
• 负责人: Carrier, JeanFrançois
• 金额: $ 2.99万
• 依托单位: Université de Montréal
• 依托单位国家: 加拿大
• 项目类别: Discovery Grants Program - Individual
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 加拿大
• 起止时间: 2022-01-01 至 2023-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://www.nserc-crsng.gc.ca/ase-oro/Details-Detailles_eng.asp?id=763408
• 关键词: Algorithmes; de; calcul; dose; bas

Le rapport du groupe de travail 186 de l'AAPM s'est penché sur les MBDCA (algorithme de calcul de dose basé sur des modèles). Ces algorithmes permettent de calculer la dose de radiation déposée dans un patient modélisé à partir d'images médicales quantitatives. Ces méthodes permettent un calcul plus exact grâce à différentes techniques, dont les deux principales sont les simulations Monte Carlo (MC) et les solveurs Boltzmann sur grille. Les algorithmes MBDCA font très lentement leur entrée dans les cliniques parce que, entre autres, ils sont trop lents pour les applications visées. Cette demande de subvention vise le développement et la validation de versions accélérés d'algorithmes MBDCA que nous développons pour des applications spécifiques. Notre groupe développe une plateforme de calcul de dose multimodale (en langage python) que nous utilisons pour plusieurs programmes de recherche maison. Notre objectif, avec la demande de subvention actuelle, est de nourrir cette plateforme avec des algorithmes de calcul dosimétrique rapides et exacts, orientés vers des applications spécifiques. En physique des réacteurs, la neutronique vise à développer et implémenter les méthodes de résolution numérique de l'équation de transport de Boltzmann sous sa forme intégrale ou intégro-différentielle. Nous désirons nous appuyer sur cette expertise pour développer un algorithme de calcul de dose propre à la radiothérapie et idéal pour le calcul d'optimisation. Nous développerons une technique de calcul de dose en utilisant un solveur Boltzmann basé sur la méthode des ordonnées discrètes avec schéma diamant et utilisant un algorithme massivement parallèle. En médecine nucléaire thérapeutiques et diagnostiques, une connaissance exacte de la dose de radiation reçue par les différents organes est nécessaire pour bien évaluer les risques et bénéfices. Notre objectif est de développer des outils de calcul de dose rapide et exact en médecine nucléaire. Les stratégies d'accélération intégrerons les réseaux neuronaux convolutifs (RNC). Nous développerons aussi des algorithmes basés sur le calcul MC pour bien évaluer la dose livrée pour chaque acquisition de médecine nucléaire (gold standard). Parmi les différentes méthodes d'accélération des calculs MC, nous nous intéressons aux techniques de MC précalculé (PMC) en raison de la simplicité de mise en ouvre ainsi que de la vitesse et la précision dans les calculs de dose. La technique implique la création d'une base de données complète de pistes (tracks) de particules générées par un code MC. La technique PMC nous apparait idéale pour une nouvelle application de curiethérapie : diffusing alpha-emitter radiation therapy (DaRT) Cette technique implique des sources radioactives au Ra-224 émettrices de particules alphas implantées dans la tumeur. Comme le Ra-224 crée 3 produits de désintégration (alpha, beta et gamma), le calcul de dose dans la tumeur et les tissus avoisinants est plus complexe.

AAPM第186工作组的报告以MBDCA为基础（基于模型的剂量计算算法）。该算法允许计算患者模型中的放射剂量，部分为医学图像定量。这种方法允许一个计算加上精确的grâce不同的技术，不les两个主要sont les模拟蒙特卡罗（MC）和les solveurs玻尔兹曼格栅。MBDCA的算法在临床上非常缓慢，因为其他人对这些应用程序都很熟悉。这一补助金要求是对MBDCA算法版本的审查和验证，我们将审查这些版本的具体应用。Notre groupe décurpe une platforme de calcul de dose multimodale（en langage python）que nous utilisons pour plusieurs programmes de recherche maison.我们的目标是，鉴于对补助金的实际需求，这一平台必须采用快速精确的计算方法，面向具体的应用。 在反应物理学中，中子学应用于积分或积分微分形式玻尔兹曼输运方程的数值求解方法。Nous désirons nous appuyer sur cette expertise pour décilme un algorithme de dose propre à la radiothérapie et idéal pour le calcul d'optimization.我们介绍了一种基于Boltzmann方程的剂量计算方法，该方法采用了一种具有菱形的离散排序方法，并采用了一种并行计算的算法。 在核医学的治疗和诊断中，必须准确了解不同器官的辐射剂量，以便更好地评估风险和健康。Notre objectif est de dédecine nucléaire décul de dose rapide et exact的计算方法。卷积神经网络综合加速策略（RNC）。我们还将使用基于MC计算的算法，以便更好地评估获得核医学检查的活体剂量（金标准）。 由于MC计算的加速方法不同，我们对MC预计算（PMC）技术进行了研究，其目的是为了简化剂量计算中的剂量计算和精确度。该技术隐含着一种基于MC代码的通用颗粒完整路径（轨迹）的基础。La technique PMC nous apparait idéale pour une nouvelle application de Curiethérapie：diffusing alpha-emitter radiation therapy（DaRT）Cette technique implique des sources radioactive Au Ra-224 émettrices de particules alphas implantées dans la tumeur.由于Ra-224产生了3种衰变产物（α、β和γ），因此肿瘤和组织中的剂量计算结果为正。