Feasibility of x-ray acoustic computed tomography as a relative and in vivo dosimeter in radiotherapy applications
Notice bibliographique
Résumé
Radiotherapy is an important cancer treatment modality that uses ionizing radiation to deliver a sufficient amount of energy to kill tumour cells. Many dosimetry procedures are employed to ensure that patients receive the prescribed dose of radiation. X-ray acoustic computed tomography (XACT) is a novel imaging modality capable of producing an image of the dose distribution in a sample after irradiation by an ionizing photon or electron beam. This is achieved by exploiting the phenomenon that acoustic waves with amplitude proportional to the dose deposited are induced following a radiation pulse, and can be detected with ultrasound transducers. The goal of this work is to assess the feasibility of utilizing XACT as a dosimeter in several clinically relevant relative and in vivo radiotherapy applications. An end-to-end simulation workflow to model XACT was developed using Geant4 Monte Carlo simulations, clinical treatment planning software, and k-Wave, a MATLAB based toolkit that simulates acoustic wave propagation. To evaluate this simulation workflow, the acoustic waves induced following the irradiation of a lead rod suspended in a water tank were simulated and experimentally measured. It was found that the simulations were able to accurately determine acoustic wave properties, such as the frequency and relative amplitude trends. Additionally, the correct prediction of the peak frequency of the induced acoustic waves allowed for the development of a band-pass filter that significantly improved experimental detection by mitigating background noise.The simulation workflow was used to assess the ability of XACT to act as a tool for relative dosimetry through the simulated measurement of percent depth dose curves and in-plane profiles. The feasibility of using XACT as an in vivo dosimeter was also investigated by simulating clinical cases of prostate and breast cancer irradiation. It was found that the linear relationship between peak acoustic pressure and dose enables the measurement of percent depth dose curves with XACT. The accuracy of the simulated reconstructed in-plane profiles and clinical prostate and breast dose distributions demonstrates the capability of XACT as a tool for radiotherapy imaging. Additionally, the simulated amplitude and frequency of the induced acoustic waves indicate that they should be detectable with existing ultrasound transducer technology.This work demonstrates that XACT is a feasible dosimetry technique for a variety of relative and in vivo situations. Due to its real-time, non-invasive nature and potential to combine with ultrasound imaging, the future of XACT in radiotherapy is promising.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| 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 | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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.
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».