Design and characterization of an aperture system and spot configuration for ocular treatments with a gantry‐based spot scanning proton beam
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND AND PURPOSE: Proton therapy is a key modality used in the treatment of ocular melanoma. Traditionally ocular sites are treated using a dedicated eyeline with a passively scattered proton beam and a brass aperture. This work aims to design and characterize a beam-collimating aperture to treat ocular targets with a gantry-based spot scanning proton beam. METHODS: A plastic aperture system that slides into the gantry nozzle of a spot scanning proton beam was designed and constructed. It consists of an intermediate scraper layer to attenuate stray protons and a 3D-printed patient-specific aperture positioned 5.7 cm from the surface of the eye. The aperture system was modeled in TOPAS and Monte Carlo simulations were validated with film measurements. Two different spot configurations were investigated for treatment planning and characterized based on lateral penumbra, central axis (CAX) dose and relative efficiency. Alignment and leakage were investigated through experimental film measurements. Range was verified using a multi-layer ionization chamber. Reference dose measurements were made with a PinPoint 3D ion chamber. Neutron dose was evaluated through Monte Carlo simulations. RESULTS: Aperture alignment with radiation isocenter was determined to be within 0.31 mm at a gantry angle of 0°. A single-spot configuration with a 10 mm diameter aperture yielded film-measured lateral penumbras of 1 mm to 1.25 mm, depending on depth in the spread-out Bragg peak. TOPAS simulations found that a single spot configuration results in a flat dose distribution for a 10 mm diameter aperture and provides a CAX dose of less than 106% for apertures less than 14 mm in diameter. For larger targets, adding four corner spots to fill in the dose distribution is beneficial. Trade-offs between lateral penumbra, CAX dose and relative efficiency were characterized for different spot configurations and can be used for future clinical decision-making. The aperture was experimentally determined to not affect proton beam range, and no concerning leakage radiation or neutron dose was identified. Reference dose measurements with a PinPoint ion chamber were within 2.1% of Monte Carlo calculated doses. CONCLUSION: The aperture system developed in this work provides a method of treating ocular sites on a gantry-based spot scanning proton system. Additional work to develop compatible gaze tracking and gating infrastructure is ongoing.
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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 | 0,000 | 0,001 |
| 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 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 ».