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Enregistrement W1996036343 · doi:10.1118/1.4903502

Latent uncertainties of the precalculated track Monte Carlo method

2015· article· en· W1996036343 sur OpenAlexafffund
Marc‐André Renaud, David Roberge, Jan Seuntjens

Notice bibliographique

RevueMedical Physics · 2015
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueAdvanced Radiotherapy Techniques
Établissements canadiensUniversité de MontréalMcGill University
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchCanadian Network for Research and Innovation in Machining Technology, Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésMonte Carlo methodComputer scienceAlgorithmBenchmark (surveying)Mathematical optimizationMathematicsStatistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

PURPOSE: While significant progress has been made in speeding up Monte Carlo (MC) dose calculation methods, they remain too time-consuming for the purpose of inverse planning. To achieve clinically usable calculation speeds, a precalculated Monte Carlo (PMC) algorithm for proton and electron transport was developed to run on graphics processing units (GPUs). The algorithm utilizes pregenerated particle track data from conventional MC codes for different materials such as water, bone, and lung to produce dose distributions in voxelized phantoms. While PMC methods have been described in the past, an explicit quantification of the latent uncertainty arising from the limited number of unique tracks in the pregenerated track bank is missing from the paper. With a proper uncertainty analysis, an optimal number of tracks in the pregenerated track bank can be selected for a desired dose calculation uncertainty. METHODS: Particle tracks were pregenerated for electrons and protons using EGSnrc and geant4 and saved in a database. The PMC algorithm for track selection, rotation, and transport was implemented on the Compute Unified Device Architecture (cuda) 4.0 programming framework. PMC dose distributions were calculated in a variety of media and compared to benchmark dose distributions simulated from the corresponding general-purpose MC codes in the same conditions. A latent uncertainty metric was defined and analysis was performed by varying the pregenerated track bank size and the number of simulated primary particle histories and comparing dose values to a "ground truth" benchmark dose distribution calculated to 0.04% average uncertainty in voxels with dose greater than 20% of Dmax. Efficiency metrics were calculated against benchmark MC codes on a single CPU core with no variance reduction. RESULTS: Dose distributions generated using PMC and benchmark MC codes were compared and found to be within 2% of each other in voxels with dose values greater than 20% of the maximum dose. In proton calculations, a small (≤ 1 mm) distance-to-agreement error was observed at the Bragg peak. Latent uncertainty was characterized for electrons and found to follow a Poisson distribution with the number of unique tracks per energy. A track bank of 12 energies and 60000 unique tracks per pregenerated energy in water had a size of 2.4 GB and achieved a latent uncertainty of approximately 1% at an optimal efficiency gain over DOSXYZnrc. Larger track banks produced a lower latent uncertainty at the cost of increased memory consumption. Using an NVIDIA GTX 590, efficiency analysis showed a 807 × efficiency increase over DOSXYZnrc for 16 MeV electrons in water and 508 × for 16 MeV electrons in bone. CONCLUSIONS: The PMC method can calculate dose distributions for electrons and protons to a statistical uncertainty of 1% with a large efficiency gain over conventional MC codes. Before performing clinical dose calculations, models to calculate dose contributions from uncharged particles must be implemented. Following the successful implementation of these models, the PMC method will be evaluated as a candidate for inverse planning of modulated electron radiation therapy and scanned proton beams.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,008
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,010

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,008
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,025
Tête enseignante GPT0,318
Écart entre enseignants0,293 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations12
Publié2015
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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