TH-C-17A-04: Shining Light On the Implementation of Cherenkov Emission in Radiation Therapy
Notice bibliographique
Résumé
Purpose: We hypothesize that Cherenkov emission (CE) by radiotherapy beams is correlated with radiation dose, CE detection can be maximized by a spectral shift towards the near-infrared (NIR) window of biological tissue, and in certain tissue types (ex. breast/oropharynx), it could prove superior to mega-voltage (MV) imaging. Therefore, we compare CE imaging to onboard MV imaging. Methods: Dose-CE correlation was investigated via simulation and experiment. A Monte Carlo (MC) CE simulator was designed using Geant4. Experimental phantoms include: water; tissuesimulating phantom composed of water, fat emulsion, and beef blood; plastic phantom with solid water insert. The optical spectrometry system consisted of a multi-mode optical fiber and diffraction-grating spectrometer incorporating a front/back-illuminated charge-coupled device (CCD). CdSe/ZnS quantum dots (QDs), emitting at (650±10) nm, were used to achieve NIR shift of the CE signal. CE and MV images were acquired with a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) camera and an electronic portal imaging device (EPID), respectively. Results: MC and experimental studies indicate a strong linear correlation between radiation dose and CE (Pearson coefficient > 0.99). CE by an 18 MeV beam was effectively shifted towards the NIR in water and in a tissue-simulating phantom, exhibiting a 50% increase at 650 nm for QD depths of ∼3 mm. CE images exhibited relative contrast superior to EPID images by a factor of 30. Conclusion: Our work supports the potential for application of CE in radiotherapy online imaging for patient setup and treatment verification, since CE is intrinsic to the beam and non-ionizing, and QDs can be used to improve CE detectability, yielding image quality superior to MV imaging for the case of low density variability, low optical attenuation materials, such as breast or oropharyngeal cavities. Ongoing work involves microenvironment functionalization of QDs and application of multichannel spectrometry for simultaneous acquisition of dosimetric and tumor oxygenation signals. Funding received from the following organizations: Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, McGill University. YZ acknowledges partial support by the CREATE Medical Physics Research Training Network grant of the Natural Sciences and Engineering Research Council (Grant number: 432290).
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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 ».