동적 빔 전달 시스템을 활용한 양성자 치료 계획을 위한 용량 계산 모델: 분석적 용량 계산에서 밀도 이질성 효과를 포함하려는 시도

폴 슈레러 연구소(PSI)의 양성자 방사선 치료용 겐트리는 스팟 스캐닝 기술을 위해 특별히 설계되었습니다. 이 기술의 잠재력을 최대한 활용하기 위해서는 각각의 스캔된 빔을 개별적으로 정밀하게 시뮬레이션할 수 있는 용량 계산 알고리즘이 필요합니다. 환자의 몸에서 밀도 이질성이 용량에 미치는 영향을 모델링하려는 다양한 전문적인 분석적 용량 계산법이 개발되었습니다. 이들의 정확성은 빔과 평행한 간단한 기하학적 밀도 인터페이스와 전형적인 해부학적 상황에서 몬테카를로 계산된 용량 분포와 비교를 통해 평가되었습니다. 범위 희석 효과(양성자 범위의 스펙트럼 확대)를 고려하는 전문적인 레이 캐스팅 모델이 좋은 정확도의 결과를 생성하는 것으로 나타났습니다. 이 알고리즘은 각각의 개별 스캔된 연필빔의 최적 기여도를 계산하기 위해 사용되는 반복 최적화 절차에 쉽게 구현될 수 있습니다. 대부분의 경우 원소 연필빔 용량 계산이 가장 정확한 것으로 밝혀졌습니다. 긴 컴퓨팅 시간 때문에 이 모델은 현재 최적화 절차 이후에 대체 용량 계산 방법으로만 사용됩니다.