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Monte Carlo simulation tool for online treatment monitoring in hadrontherapy with in-beam PET: A patient study.
Fiorina, E; Ferrero, V; Pennazio, F; Baroni, G; Battistoni, G; Belcari, N; Cerello, P; Camarlinghi, N; Ciocca, M; Del Guerra, A; Donetti, M; Ferrari, A; Giordanengo, S; Giraudo, G; Mairani, A; Morrocchi, M; Peroni, C; Rivetti, A; Da Rocha Rolo, M D; Rossi, S; Rosso, V; Sala, P; Sportelli, G; Tampellini, S; Valvo, F; Wheadon, R; Bisogni, M G.
Afiliação
  • Fiorina E; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Torino, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy. Electronic address: fiorina@to.infn.it.
  • Ferrero V; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Torino, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy; Università degli Studi di Torino, dipartimento di Fisica, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Pennazio F; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Torino, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Baroni G; Politecnico di Milano, piazza L. Da Vinci 32, 20133 Milano, Italy; Fondazione CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, strada Campeggi 53, 27100 Pavia, Italy.
  • Battistoni G; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Milano, via Celoria 16, 20133 Milano, Italy.
  • Belcari N; Università di Pisa, dipartimento di Fisica, lungarno A. Pacinotti 43, 56126 Pisa, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Pisa, largo B. Pontecorvo 3, 56127 Pisa, Italy.
  • Cerello P; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Torino, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Camarlinghi N; Università di Pisa, dipartimento di Fisica, lungarno A. Pacinotti 43, 56126 Pisa, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Pisa, largo B. Pontecorvo 3, 56127 Pisa, Italy.
  • Ciocca M; Fondazione CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, strada Campeggi 53, 27100 Pavia, Italy.
  • Del Guerra A; Università di Pisa, dipartimento di Fisica, lungarno A. Pacinotti 43, 56126 Pisa, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Pisa, largo B. Pontecorvo 3, 56127 Pisa, Italy.
  • Donetti M; Fondazione CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, strada Campeggi 53, 27100 Pavia, Italy.
  • Ferrari A; CERN, CH-1211, Geneva 23, Switzerland.
  • Giordanengo S; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Torino, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Giraudo G; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Torino, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Mairani A; Fondazione CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, strada Campeggi 53, 27100 Pavia, Italy.
  • Morrocchi M; Università di Pisa, dipartimento di Fisica, lungarno A. Pacinotti 43, 56126 Pisa, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Pisa, largo B. Pontecorvo 3, 56127 Pisa, Italy.
  • Peroni C; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Torino, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy; Università degli Studi di Torino, dipartimento di Fisica, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Rivetti A; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Torino, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Da Rocha Rolo MD; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Torino, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Rossi S; Fondazione CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, strada Campeggi 53, 27100 Pavia, Italy.
  • Rosso V; Università di Pisa, dipartimento di Fisica, lungarno A. Pacinotti 43, 56126 Pisa, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Pisa, largo B. Pontecorvo 3, 56127 Pisa, Italy.
  • Sala P; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Milano, via Celoria 16, 20133 Milano, Italy.
  • Sportelli G; Università di Pisa, dipartimento di Fisica, lungarno A. Pacinotti 43, 56126 Pisa, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Pisa, largo B. Pontecorvo 3, 56127 Pisa, Italy.
  • Tampellini S; Fondazione CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, strada Campeggi 53, 27100 Pavia, Italy.
  • Valvo F; Fondazione CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, strada Campeggi 53, 27100 Pavia, Italy.
  • Wheadon R; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Torino, via Giuria 1, 10125 Torino, Italy.
  • Bisogni MG; Università di Pisa, dipartimento di Fisica, lungarno A. Pacinotti 43, 56126 Pisa, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. Pisa, largo B. Pontecorvo 3, 56127 Pisa, Italy.
Phys Med ; 51: 71-80, 2018 Jul.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-29747928
ABSTRACT
Hadrontherapy is a method for treating cancer with very targeted dose distributions and enhanced radiobiological effects. To fully exploit these advantages, in vivo range monitoring systems are required. These devices measure, preferably during the treatment, the secondary radiation generated by the beam-tissue interactions. However, since correlation of the secondary radiation distribution with the dose is not straightforward, Monte Carlo (MC) simulations are very important for treatment quality assessment. The INSIDE project constructed an in-beam PET scanner to detect signals generated by the positron-emitting isotopes resulting from projectile-target fragmentation. In addition, a FLUKA-based simulation tool was developed to predict the corresponding reference PET images using a detailed scanner model. The INSIDE in-beam PET was used to monitor two consecutive proton treatment sessions on a patient at the Italian Center for Oncological Hadrontherapy (CNAO). The reconstructed PET images were updated every 10 s providing a near real-time quality assessment. By half-way through the treatment, the statistics of the measured PET images were already significant enough to be compared with the simulations with average differences in the activity range less than 2.5 mm along the beam direction. Without taking into account any preferential direction, differences within 1 mm were found. In this paper, the INSIDE MC simulation tool is described and the results of the first in vivo agreement evaluation are reported. These results have justified a clinical trial, in which the MC simulation tool will be used on a daily basis to study the compliance tolerances between the measured and simulated PET images.
Assuntos
Palavras-chave

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Planejamento da Radioterapia Assistida por Computador / Método de Monte Carlo Idioma: En Ano de publicação: 2018 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Planejamento da Radioterapia Assistida por Computador / Método de Monte Carlo Idioma: En Ano de publicação: 2018 Tipo de documento: Article