Cherenkov emission‐based external radiotherapy dosimetry: II. Electron beam quality specification and uncertainties
Notice bibliographique
Résumé
Purpose Cherenkov emission (CE) is ubiquitous in external radiotherapy. It is also unique in that it carries the promise of 3D, micrometer‐resolution, perturbation‐free, in‐water dosimetry with a beam quality‐independent detector response calibration. Our aim is to bring CE‐based dosimetry into the clinic and we motivate this here with electron beams. We Monte Carlo (MC) calculate and characterize broad‐beam CE‐to‐dose conversion factors in water for a clinically representative library of electron beam qualities, address beam quality specification and reference depth selection, and develop a preliminary uncertainty budget based on our MC results and relative experimental work of a companion study (Paper I). Methods Broad electron beam CE‐to‐dose conversion factors include CE generated at polar anglesθ ± δθon beam axis in water. With modifications to the EGSnrc code SPRRZnrc, factors are calculated for a total of 20 electron beam qualities from four BEAMnrc models (Varian Clinac 2100C/D, Clinac 21EX, TrueBeam, and Elekta Precise). We examine beam quality, depth, and detection angle dependence for (4π detection), , , and . As discussed in Paper I, 4π detection offers the strongest CE‐dose correlation and with small δθis most practical. The two additional configurations are considered as a compromise between these two extremes. We address beam quality specification and reference depth selection in terms of the electron beam quality specifier , obtained from the depth of 50% CE , and derive a best‐case uncertainty budget for the CE‐based dosimetry formalism proposed in Paper I at each detection configuration. Results The factor was demonstrated to capture variations in the beam spectrum, angle, photon contamination, and electron fluence below the CE threshold (∼260 keV in the visible) in accordance with theory. The root‐mean‐square deviation and maximum deviation of a second‐order polynomial fit of simulated values in terms of were 0.05 and 0.11 mm at 4π and 0.20 and 0.33 mm at detection, respectively. The fit performance on experimental data in Paper I was in agreement with these values within experimental uncertainties (±1.5 mm, 95% CI). A two‐term power function fit of in terms of at a reference depth resulted in total ‐dependent dose uncertainty contribution estimate of 0.8% and 1.1% and preliminary best‐case estimate of the combined standard dose uncertainty of 1.1% and 1.3% at 4π and detection, respectively. The results and corresponding uncertainties with the two intermediate apertures were generally of the same order as the 4π case. In addition, a theoretically consistent downstream shift of the percent‐depth CE (PDC) by the difference between and improved the depth dependence of the 4π conversion by an order of magnitude (±2.8%). Therefore, a large aperture centered on aθvalue between and combined with a downstream PDC shift may be recommended for beam‐axis CE‐based electron beam dosimetry in water. Conclusions By delivering ‐based CE‐to‐dose conversion data and demonstrating the potential for dosimetric uncertainty on the order of 1%, we bring CE‐based electron beam dosimetry closer to clinical realization.
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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 | 0,005 | 0,012 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| 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) | 0,001 | 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 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 ».