Two‐dimensional inverse planning and delivery with a preclinical image guided microirradiator
Notice bibliographique
Résumé
PURPOSE: Recent advances in preclinical radiotherapy systems have provided the foundation for scaling many of the elements of clinical radiation therapy practice to the dimensions and energy demanded in small animal studies. Such systems support the technical capabilities to accurately deliver highly complex dose distributions, but methods to optimize and deliver such distributions remain in their infancy. This study developed an optimization method based on empirically measured two-dimensional dose kernel measurements to deliver arbitrary planar dose distributions on a recently developed small animal radiotherapy platform. METHODS: A two-dimensional dose kernel was measured with repeated radiochromic film measurements for the circular 1 mm diameter fixed collimator of the small animal radiotherapy system at 1 cm depth in a solid water phantom. This kernel was utilized in a sequential quadratic programming optimization framework to determine optimal beam positions and weights to deliver an arbitrary desired dose distribution. The positions and weights were then translated to a set of stage motions to automatically deliver the optimized dose distribution. End-to-end efficacy of the framework was quantified through five repeated deliveries of two dosimetric challenges: (1) a 5 mm radius bullseye distribution, and (2) a "sock" distribution contained within a 9 × 13 mm bounding box incorporating rectangular, semicircular, and exponentially decaying geometric constructs and a rectangular linear dose gradient region. These two challenges were designed to gauge targeting, geometric, and dosimetric fidelity. RESULTS: Optimization of the bullseye and sock distributions required 2.1 and 5.9 min and utilized 50 and 77 individual beams for delivery, respectively. Automated delivery of the resulting optimized distributions, validated using radiochromic film measurements, revealed an average targeting accuracy of 0.32 mm, and a dosimetric delivery error along four line profiles taken through the sock distribution of 3.9%. Mean absolute delivery error across the 0-1 Gy linear dose gradient over 7.5 mm was 0.01 Gy. CONCLUSIONS: The work presented here demonstrates the potential for complex dose distributions to be planned and automatically delivered with millimeter scale heterogeneity at submillimeter accuracy. This capability establishes the technical foundation for preclinical validation of biologically guided radiotherapy investigations and development of unique radiobiological experiments.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».