Fast beta‐emitter Monte Carlo simulations and full patient dose calculations of targeted radionuclide therapy: introducing egs_mird
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Targeted radionuclide therapy (TRT) is a fast‐growing field garnering much interest, with several clinical trials currently underway, that has a steady increase in development of treatment techniques. Unfortunately, within the field and many clinical trials, the dosimetry calculation techniques used remain relatively simple, often using a mix of S‐value calculations and kernel convolutions. Purpose The common TRT calculation techniques, although very quick, can often ignore important aspects of patient anatomy and radionuclide distribution, as well as the interplay there‐in. This paper introduces egs_mird, a new Monte Carlo (MC) application built in EGSnrc which allows users to model full patient tissue and density (using clinical CT images) and radionuclide distribution (using clinical PET images) for fast and detailed dose TRT calculation. Methods The novel application egs_mird is introduced along with a general outline of the structure of egs_mird simulations. The general structure of the code, and the track‐length (TL) estimator scoring implementation for variance reduction, is described. A new egs++ source class egs_internal_source, created to allow detailed patient‐wide source distribution, and a modified version of egs_radionuclide_source, changed to be able to work with egs_internal_source, are also described. The new code is compared to other MC calculations of S‐values kernels of 131I, 90Y, and 177Lu in the literature, along with further self‐validation using a histogram variant of the electron Fano test. Several full patient prostate 177Lu TRT prostate cancer treatment simulations are performed using a single set of patient DICOM CT and [18F]‐DCFPyL PET data. Results Good agreement is found between S‐value kernels calculated using egs_mird with egs_internal_source and those found in the literature. Calculating 1000 doses (individual voxel uncertainties of ∼0.05%) in a voxel grid Fano test for monoenergetic 500 keV electrons and 177Lu electrons results in 94% and 99% of the doses being within 0.1% of the expected dose, respectively. For a hypothetical 177Lu treatment, patient prostate, rectum, bone marrow, and bladder dose volume histograms (DVHs) results did not vary significantly when using the TL estimator and not modeling electron transport, modeling bone marrow explicitly (rather than using generic tissue compositions), and reducing activity to voxels containing partial or full calcifications to half or none, respectively. Dose profiles through different regions demonstrate there are some differences with model choices not seen in the DVH. Simulations using the TL estimator can be completed in under 15 min (∼30 min when using standard interaction scoring). Conclusion This work shows egs_mird to be a reliable MC code for computing TRT doses as realistically as the patient Computed Tomography (CT) and Positron Emission Tomography (PET) data allow. Furthermore, the code can compute doses to sub‐1% uncertainty within 15 min, with little to no optimization. Thus, this work supports the use of egs_mird for dose calculations in TRT.
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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) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,002 |
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 ».