Precise dose verification in proton therapy using Positron Emission Tomography
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Background Proton and ion therapy have gained significant importance in radiation therapy cancer treatment due to their favorable dose distribution and tissue-sparing properties. In conventional gamma radiation therapy some methods of in vivo dose verification are possible with current medical devices. Proton and ion therapy dose verification is limited, mainly using PET for particle range. Prompt gamma methods offer low spatial resolution. This study presents initial results for in-vivo dose verification with PET imaging of F-18 during proton therapy. Although the activity concentration of F-18 generated by typical clinical doses (several Gy) is low, PET imaging performed approximately one hour post-irradiation yields sufficient image quality to derive dose-volume histograms (DVH), enabling spatial dose verification. Purpose To verify the applied dose in proton therapy in vivo using Positron Emission Tomography with millimetric precision. Materials and Methods We simulated proton treatment in a brain phantom using Gate and RayStation platforms to assess the production of several positron emitting isotopes. We focused on the production of fluorine-18 (F-18), given its low positron energy, which enables accurate reproduction of the dose distribution. To evaluate the detectability of the anticipated low activity concentrations (on the order of a few Bq/mL) following a 3 Gy proton irradiation, we tested three PET systems: two preclinical scanners based on LYSO detectors and one clinical scanner based on BGO crystals. Finally, we have analyzed the dose-volume histograms for simulated and measured dose and activity distributions and compared them with the planned ones. Results F-18 PET imaging in proton therapy correlates with delivered dose within 5% error and matches the planned dose fall-off edge within 1 mm, enabling accurate and precise in vivo dose verification. Conclusion The dose verification in proton therapy using F-18 Positron Emission Tomography allows higher precision of dose than other positron emitters like C-11, N-12 or O-15. 1 Key Results Key Results: In proton therapy, in-vivo F-18 production correlates with the deposited dose in the patient with a 5% margin of error. The leading-edge position of the F-18 activity distribution agrees with the planned dose fall off within 1 mm. Furthermore, the feasibility of detecting low activity concentrations typical of proton therapy (Bq/ml range) has been demonstrated using both preclinical and clinical PET scanners. 2 Required Summary Statement In proton therapy the delivered dose to the patient can be measured in vivo using Positron Emission Tomography by imaging the production of F-18 isotope, achieving millimetric spatial accuracy.
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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 ».