Translating FLASH to the clinic: treatment planning system for a FLASH-compatible dose delivery using a novel x-ray UHDR machine
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Objective. To develop and validate a treatment planning system (TPS) for a novel x-ray ultra-high dose rate (UHDR) system and compare its performance with conventional volumetric modulated arc therapy (VMAT). Approach. A TPS was developed for a novel x-ray UHDR system featuring stationary beamlines and a Scanning Pencil-beam High-speed Intensity-modulated x-ray source (SPHINX). We studied an exemplary case using 16 beam angles, 1D scanning perpendicular to the bore axis, and a linear accelerator operating at 12 MeV electron energy with 1 mA average beam current. Treatment plans were generated using various system configurations and compared with clinical VMAT plans for lung (PTV: 239 cm 3 ), brain (PTV: 372 cm 3 ), and head-and-neck (PTV: 55 cm 3 ) cases. Configurations included different beamlet widths for lung cancer, coplanar and conical beam arrangements for brain cancer, and different beamlet spacings for head-and-neck cancer. Dose distributions in terms of target conformity and homogeneity indices, local dose rates (LDR), local irradiation time (LIT), and organ-at-risk (OAR) sparing were compared. A validation workflow combining Monte Carlo simulations with TPS-generated treatment parameters was developed and tested on a lung case to ensure TPS dose calculation accuracy. Main results. TPS-generated plans achieved comparable target coverage to VMAT while delivering significantly higher dose rates ( ⩾ 12.5 Gy/s vs. 0.03 Gy/s) and ultra-short LITs. However, UHDR plans in general showed increased OAR mean doses. Conical beam arrangements in the brain case yielded higher maximum LDRs at isocenter of up to 49 Gy/s with LITs as low as 37 ms, but increased integral dose. The head-and-neck case demonstrated high LDRs (62 Gy/s to 98% of PTV) within 20 ms, with minimal differences between beamlet spacing configurations. The lung case validation workflow demonstrated ⩾ 98 % 3D γ-index pass rate using 3 % / 3 mm threshold, confirming plan accuracy. Significance. The developed UHDR-TPS enables treatment planning for a novel x-ray UHDR system. In this preliminary study, it achieved plan quality comparable to VMAT for the specific lung, brain, and head-and-neck cancer cases studied, while delivering significantly higher dose rates and shorter irradiation times. Further optimization of the UHDR delivery with x-rays is needed, however, to decrease OAR doses and validate these initial findings.
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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 | 0,001 |
| 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 | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,017 | 0,003 |
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 ».