[口头报告]基于蒙卡的第三方剂量验证软件ArcherQA在实时核磁引导放疗中的应用 - 报告详情

基于蒙卡的第三方剂量验证软件ArcherQA在实时核磁引导放疗中的应用
编号:79 稿件编号:83 访问权限:仅限参会人 更新:2021-10-30 21:39:41 浏览:314次 口头报告

报告开始:2021年11月13日 15:00 (Asia/Shanghai)

报告时间:15min

所在会议:[PS1] Plenary Session 1 [RT1] Workshop on RT Session 1

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摘要
目的:
近几年,MRI技术已用于临床的图像引导放疗中,但相应的第三方剂量验证软件还有待开发完善。本研究研发了一套基于蒙卡的核磁剂量计算引擎,并将其集成到剂量验证软件ArcherQA[1,2]中,实现核磁引导放疗中病人剂量的快速准确计算。

材料与方法:
本研究采用EGS的Beamnrc模块模拟加速器,初始入射的电子束采用XY平面上高斯分布的椭圆形射束(Source 19)。电子能量为7.6 MeV,XY平面半高宽FWHM为0.19 cm,打靶产生光子。分别采用SLABS、CONS3R、CHAMBER、MIRROR模拟靶、初级准直器、电离室、MIRROR,构建加速器机头。在MIRROR下方生成相空间文件。ArcherQA内已经集成了一套完整的MLC、JAW模型[1],将生成的相空间文件作为粒子源输入到ArcherQA中,粒子经过MLC、JAW的准直和散射后,再经过线圈、液氦的衰减,进入体内输运得到三维剂量分布。采用基于GPU加速的蒙特卡罗方法模拟粒子输运,其中带电粒子受洛伦兹力引起的速度变化如公式1[2,3] 所示。
将ArcherQA的核磁剂量计算引擎在中国医学科学院肿瘤医院进行临床测试,并与Monaco使用的核磁剂量计算引擎GPUCMD[4]对比。首先,使用ArcherQA和GPUCMD分别计算单个射束照射水箱的剂量分布。射束角度为0°,水箱尺寸是56 cm * 56 cm * 45 cm,SAD是143.5 cm,SSD是125 cm。然后,选取34个临床病例,包含CT上的参考计划34例,CT上的自适应计划166例,MR上的自适应计划27例,使用ArcherQA计算剂量并和GPUMCD剂量结果进行对比。

 
结果与讨论:
ArcherQA和GPUMCD计算的水箱剂量对比如图1、图2所示,图中曲线的平均误差在2%以内。在临床病例中,所有计划的3 mm 3%的伽马通过率均大于90%,参考CT计划、自适应CT计划、自适应MRI计划的伽马测试结果分布如表1所示。上述所有临床病例测试使用的GPU是TITAN V,平均剂量计算时间是1.4 min。后续还将比较ArcherQA计算结果和ArcCheck验证测量结果,进一步评价ArcherQA软件。

结论:
初步测试结果表明,基于蒙特卡罗的剂量验证软件Archer QA,能够快速准确地计算核磁放疗病例,为临床治疗的可靠性提供了保障。


参考文献
[1] 徐遥. 外照射光子放疗虚拟源建模方法及其在剂量验证中的临床应用[D].中国科学技术大学,2021.
[2] 毛玲丽. 核磁引导放射治疗系统中辐射剂量受磁场影响问题的研究[D].中国科学技术大学,2021.
[3] NEA (2019), PENELOPE 2018: A code system for Monte Carlo simulation of electron and photon transport: Workshop Proceedings, Barcelona, Spain, 28 January – 1 February 2019, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/32da5043-en.
[4] Hissoiny S, Raaijmakers AJ, Ozell B, Després P, Raaymakers BW. Fast dose calculation in magnetic fields with GPUMCD. Phys Med Biol. 2011 Aug 21;56(16):5119-29. doi: 10.1088/0031-9155/56/16/003. Epub 2011 Jul 20. PMID: 21775790.

 
关键字
蒙特卡罗,核磁共振,剂量计算
报告人
博 程
中国科学技术大学核医学物理研究所

稿件作者
博 程 中国科学技术大学核医学物理研究所
曦 裴 中国科学技术大学核医学物理研究所;安徽慧软科技有限公司
榭 徐 中国科学技术大学核医学物理研究所;中国科学技术大学附属第一医院放疗科;中国科学技术大学核科学技术学院
仕军 李 中国科学技术大学核医学物理研究所
建荣 戴 中国医学科学院肿瘤医院
源 徐 中国医学科学院肿瘤医院
强 任 安徽慧软科技有限公司
阔 门 中国医学科学院肿瘤医院
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重要日期

摘要提交日期:

2021/08/31

2021/10/25

全文投稿日期:  

2021/09/15

2021/10/25

录取通知日期: 

2021/09/30

2021/11/01

会议日期:   2021-11-12-2021-11-14

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