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Xstrahl in Aktion: Validierung von GPU-beschleunigten Superposition-Convolution-Dosisberechnungen

Xstrahl SARRP mit motorisiertem variablem Kollimator, der im Labor von einem Techniker betrieben wird

Xstrahl SARRP wird betrieben

Das Xstrahl Plattform für die Strahlenforschung bei Kleintieren (SARRP) wurde für die konforme Mikrobestrahlung mit On-Board-Cone-Beam-CT-Steuerung entwickelt. In das Bestrahlungsplanungssystem für SARRP wurde das Graphics Processing Unit (GPU)-beschleunigte Superposition-Convolution (SC)-Verfahren zur Dosisberechnung integriert.

In ihrem Papier“Validierung von GPU-beschleunigten Superposition-Convolution-Dosisberechnungen für die Small Animal Radiation Research Platform” Cho N, Tsiamas P, Velarde E, Tryggestad E, Jacques R, Berbeco R, McNutt T, Kazanzides P und Wong J beschreiben die Validierung der SC-Methode für die Kilovoltenergie durch Vergleich mit EBT2-Filmmessungen und Monte-Carlo-Simulationen.

Monte-Carlo-Daten wurden durch EGSnrc-Code mit 3 × 108 -1.5 × 109-Historien simuliert, während 21 Photonenenergie-Bins verwendet wurden, um die 220 kVp-Röntgenstrahlen in der SC-Methode zu modellieren. Verschiedene Arten von Phantomen, darunter plastisches Wasser, Kork, Graphit und Aluminium, wurden verwendet, um den Dichtebereich von Mausorganen abzudecken. Zum Vergleich wurden die prozentuale Tiefendosis von SC, Monte Carlo und Filmmessungen analysiert. Dosimetrische Querstrahlprofile (x,y) von SC- und Filmmessungen werden ebenfalls präsentiert. Korrekturfaktoren (CFz) zur Umwandlung von SC in Monte-Carlo-Dosis-zu-Medium werden aus den SC- und Monte-Carlo-Simulationen in homogenen Phantomen von Aluminium und Graphit abgeleitet, um die Schätzung zu verbessern.

Die SC-Methode erzeugt Dosiswerte, die innerhalb von 5% der Filmmessungen und Monte-Carlo-Simulationen in den flachen Bereichen des Profils liegen. An den Rändern ist die Dosis aufgrund von Faktoren wie geometrischen Unsicherheiten bei der Filmplatzierung und unterschiedlichen Dosisberechnungsgittern weniger genau.

Es wurde der Schluss gezogen, dass die GPU-beschleunigte Superposition-Convolution-Dosisberechnungsmethode mit EBT2-Filmmessungen und Monte-Carlo-Berechnungen erfolgreich validiert wurde. Das SC-Verfahren bietet eine viel schnellere Rechengeschwindigkeit als MC und ermöglicht Berechnungen sowohl der Dosis-zu-Wasser im Medium als auch der Dosis-zu-Medium im Medium.
 
Mit diesem Xstrahl In Action wurde von einem Artikel übernommen, der auf einer Website der National Library of Medicine gefunden wurde.

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