Pre-treatment patient-specific stopping power by combining list-mode proton radiography and x-ray CT
Notice bibliographique
Résumé
The relative stopping power (RSP) uncertainty is the largest contributor to the range uncertainty in proton therapy. The purpose of this work was to develop a systematic method that yields accurate and patient-specific RSPs by combining (1) pre-treatment x-ray CT and (2) daily proton radiography of the patient. The method was formulated as a penalized least squares optimization problem (argmin([Formula: see text])). The parameter A represents the cumulative path-length crossed by the proton in each material, separated by thresholding on the HU. The material RSPs (water equivalent thickness/physical thickness) are denoted by x. The parameter b is the list-mode proton radiography produced using Geant4 simulations. The problem was solved using a non-negative linear-solver with [Formula: see text]. A was computed by superposing proton trajectories calculated with a cubic or linear spline approach to the CT. The material's RSP assigned in Geant4 were used for reference while the clinical HU-RSP calibration curve was used for comparison. The Gammex RMI-467 phantom was first investigated. The standard deviation between the estimated material RSP and the calculated RSP is 0.45%. The robustness of the techniques was then assessed as a function of the number of projections and initial proton energy. Optimization with two initial projections yields precise RSP (⩽1.0%) for 330 MeV protons. 250 MeV protons have shown higher uncertainty (⩽2.0%) due to the loss of precision in the path estimate. Anthropomorphic phantoms of the head, pelvis, and lung were subsequently evaluated. Accurate RSP has been obtained for the head ([Formula: see text]), the lung ([Formula: see text]) and the pelvis ([Formula: see text]). The range precision has been optimized using the calibration curves obtained with the algorithm, yielding a mean [Formula: see text] difference to the reference of 0.11 ±0.09%, 0.28 ± 0.34% and [Formula: see text] in the same order. The solution's accuracy is limited by the assumed HU/RSP bijection, neglecting inherent degeneracy. The proposed formulation of the problem with prior knowledge x-ray CT demonstrates potential to increase the accuracy of present RSP estimates.
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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) | 0,000 | 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 ».