SciFi detector and associated method for real-time determination of profile and output factor for small fields in stereotactic radiotherapy.

e

Abstract:

PURPOSE:For determining small-field profile and output factor during stereotactic radiotherapy quality assurance (QA) procedures, we propose a novel system based on the scintillating fiber (SciFi) detector with output image acquisition and processing to allow real-time monitoring of profile and output factor. MATERIALS AND METHODS:The employed detector is a SciFi detector made of tissue-equivalent scintillating plastic fibers arranged in 6-layer fiber ribbons with a fiber pitch of 275 μm in each layer. The scintillating signal at the detector output is acquired by a sCMOS (scientific complementary metal-oxide-semiconductor) camera and represents the projected field profile along the fibers axis. An iterative reconstruction method of the field from its projected profile based on a priori knowledge of some features of the radiation field defined by the stereotactic cones is suggested. The detector with implemented data processing has been tested in clinical conditions, for determining beam profiles and output factors, using cone collimators of different sizes from 4 to 15 mm diameter. The detector under test was placed at 1.4 cm depth and 98.6 cm source to surface distance (SSD) in a water-equivalent phantom and irradiated by a 6 MV photon beam. RESULTS:The reconstructed field profiles obtained from the detector are coherent with data from EBT3 radiochromic films, with differences within ±0.32 mm for both the FWHM and the penumbra region. For real-time determination of the field output factor, the measured data are also in good agreement with data independently determined by the French Institute for Radiological Protection and Nuclear Safety (IRSN) based on radiochromic films and thermoluminescent 1 × 1 mm2 micro-cubes dosimeters (TLD). The differences are within ±1.6% for all the tested cone sizes. CONCLUSIONS:We propose and have tested a SciFi plastic scintillating detector with an optimized signal processing method to characterize small fields defined by cone collimators. It allows the determination of key field parameters such as full width at half maximum (FWHM) and field output factors. The results are consistent with those independently measured using TLD and radiochromic films. As the SciFi detector does not require a correction factor, it is in line with the International Atomic Energy Agency (IAEA) and the American Association of Physicists in Medicine (AAPM) TRS-483 recommendations, and can be suitable for online QA of small radiation fields used in photon beam radiotherapy, and is compatible with MRI-LINAC.

SciFi 探测器及相关方法,用于立体定向放射治疗中小野轮廓和输出因子的实时测定。

c

摘要:

目的: 为了确定立体定向放射治疗质量保证 (QA) 过程中的小视野轮廓和输出因子,我们提出了一种基于闪烁纤维 (SciFi) 的新型系统检测器,具有输出图像采集和处理功能,可实时监控轮廓和输出因子。 材料和方法: 所用探测器是由组织等效闪烁塑料纤维制成的 SciFi 探测器,排列在 6 层纤维带中,每层纤维间距为 275 μ m。探测器输出端的闪烁信号由 sCMOS (科学互补金属氧化物半导体) 相机采集,代表沿纤维轴的投影场剖面。提出了一种基于立体定向锥体定义的辐射场某些特征的先验知识,从其投影轮廓中迭代重建场的方法。实现数据处理的探测器已经在临床条件下进行了测试,用于确定光束轮廓和输出因子,使用直径从 4 到 15毫米不同尺寸的锥形准直器。将被测探测器置于水当量体模中,深度为 1.4厘米 mm,源到表面距离 (SSD) 为 98.6厘米 mm,并经 6 MV 光子束照射。 结果: 从探测器获得的重建场分布与来自 EBT3 辐射变色薄膜的数据一致,FWHM 和半影区域的差异均在 ± 0.32毫米以内。对于现场输出因子的实时测定,测量数据也与法国辐射防护与核安全研究所 (IRSN) 独立确定的数据吻合良好基于辐射变色薄膜和热释光 1 × 1平方毫米微立方体剂量计 (TLD)。所有测试的锥体尺寸的差异都在 ± 1.6% 以内。 结论: 我们提出并已经用优化的信号处理方法测试了一种 SciFi 塑料闪烁探测器,以表征由锥形准直器定义的小场。它允许确定关键字段参数,如半极大值全宽 (FWHM) 和字段输出因子。结果与使用 TLD 和辐射变色薄膜独立测量的结果一致。由于 SciFi 探测器不需要校正因子,因此符合国际原子能机构 (IAEA) 和美国医学物理学家协会 (AAPM) 的 TRS-483 建议, 并且可以适用于光子束放射治疗中使用的小辐射场的在线 QA,并且与 MRI-LINAC 兼容。

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MEDICAL PHYSICS

研究方向:医学-核医学
IF:4.071
IF值的bai意思是影响因子。是汤森路透(duThomson Reuters)出品的期刊引证报告zhi(Journal Citation Reports,JCR)中的一项数据。 影响因子dao目前的计算方法是:IF=C/(M+N)。以2017年IF的计算为例,M为该期刊2015年发表的文章数量,N为该期刊2016年发表的文章数量,C为该期刊2015和2016年两年发表的文章在2017年这一年被引用的
出版周期: UNITED STATES
中科院分区:Q4 来稿接收率:约 % 审稿周期:很快,2-3周
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YES
1974
0094-2405
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MEDICAL PHYSICS 期刊简介

英文简介:

Medical Physics is the scientific journal of the American Association of Physicists in Medicine and is an official science journal of the Canadian Organization of Medical Physics and the Canadian College of Physicists in Medicine. It publishes research concerned with the application of physics and mathematics to the solution of problems in medicine and human biology. Manuscripts covering theoretical or experimental approaches are published.

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中文简介

医学物理是美国医学物理学家协会的科学期刊,是加拿大医学物理组织和加拿大医学物理学家学院的官方科学期刊。它发表了有关物理学和数学应用于解决医学和人类生物学问题的研究。涵盖理论或实验方法的手稿出版。

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Cell Biochemistry and Biophysics 1.55 第44百分位
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Luminescence 1.55 第44百分位
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MEDICAL PHYSICS 2.58 第82百分位
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Insights into Imaging 2.58 第82百分位
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Physica Medica 2.09 第75百分位
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Radiologia Medica 2.00 第72百分位
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Congenital Heart Disease 1.66 第61百分位
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Radiologic Clinics of North America 1.66 第61百分位
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Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals 1.63 第60百分位
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Acta Radiologica 1.62 第60百分位
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Annals of Nuclear Medicine 1.61 第60百分位
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Quantitative Imaging in Medicine and Surgery 1.54 第56百分位
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Magnetic Resonance Imaging Clinics of North America 1.53 第56百分位
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Microscopy (Oxford, England) 1.52 第56百分位
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Magnetic Resonance in Medical Sciences 1.41 第53百分位
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Radiologia Brasileira 1.17 第44百分位
#152
Clinical Neuroradiology 1.16 第43百分位
#153
Japanese Journal of Radiology 1.16 第43百分位
#154
Journal of B.U.ON. 1.15 第43百分位
#155
Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry 1.14 第42百分位
#156
Canadian Association of Radiologists Journal 1.11 第42百分位
#157
Echo Research and Practice 1.11 第42百分位
#158
International Journal of Cancer Management 1.11 第42百分位
#159
Clinical Imaging 1.09 第41百分位
#160
Australasian Physical and Engineering Sciences in Medicine 1.08 第40百分位
#161
Surgical and Radiologic Anatomy 1.08 第40百分位
#162
Journal of Medical Signals and Sensors 1.07 第40百分位
#163
Current Radiopharmaceuticals 1.05 第39百分位
#164
Echocardiography 1.05 第39百分位
#165
Perfusion (United Kingdom) 1.04 第39百分位
#166
Medical Dosimetry 1.03 第38百分位
#167
Journal of Medical Physics 1.02 第38百分位
#168
Neuroradiology Journal 1.02 第38百分位
#169
Emergency Radiology 1.01 第37百分位
#170
Journal of Ultrasound 1.01 第37百分位
#171
Journal of Biomedical Physics and Engineering 0.98 第36百分位
#172
Journal of Medical Radiation Sciences 0.98 第36百分位
#173
Vascular 0.98 第36百分位
#174
Interventional Neuroradiology 0.97 第35百分位
#175
Hellenic Journal of Nuclear Medicine 0.95 第35百分位
#176
Journal of Cancer Research and Therapeutics 0.95 第35百分位
#177
Annals of the ICRP 0.94 第34百分位
#178
Journal of Clinical Ultrasound 0.90 第34百分位
#179
Radiography 0.90 第34百分位
#180
Journal of Cardiovascular Ultrasound 0.87 第33百分位
#181
Nuclear Medicine Review 0.87 第33百分位
#182
Cancer radiotherapie : journal de la Societe francaise de radiotherapie oncologique 0.85 第32百分位
#183
Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering: Imaging and Visualization 0.83 第32百分位
#184
Journal of Clinical Imaging Science 0.83 第32百分位
#185
Ultrasound Quarterly 0.83 第32百分位
#186
Cardiovascular Intervention and Therapeutics 0.82 第30百分位
#187
Health Physics 0.82 第30百分位
#188
Polish Journal of Radiology 0.82 第30百分位
#189
Journal of Radiology Case Reports 0.81 第30百分位
#190
Indian Journal of Radiology and Imaging 0.80 第29百分位
#191
Journal of Forensic Radiology and Imaging 0.79 第29百分位
#192
Radiation Protection Dosimetry 0.77 第29百分位
#193
Diagnostic and Therapeutic Endoscopy 0.76 第28百分位
#194
Journal of Nuclear Medicine Technology 0.76 第28百分位
#195
Advances in Radiation Oncology 0.70 第27百分位
#196
Concepts in Magnetic Resonance Part B: Magnetic Resonance Engineering 0.70 第27百分位
#197
Radiological Physics and Technology 0.70 第27百分位
#198
Proceedings of the IEEE Symposium on Computer-Based Medical Systems 0.66 第26百分位
#199
Reports in Medical Imaging 0.65 第26百分位
#200
Iranian Journal of Radiology 0.64 第26百分位
#201
Current Medical Imaging Reviews 0.62 第25百分位
#202
International Journal of Radiation Research 0.62 第25百分位
#203
RoFo Fortschritte auf dem Gebiet der Rontgenstrahlen und der Bildgebenden Verfahren 0.61 第24百分位
#204
Sampling Theory in Signal and Image Processing 0.61 第24百分位
#205
Bulletin du Cancer 0.60 第24百分位
#206
Journal of Echocardiography 0.60 第24百分位
#207
Journal of medical ultrasonics (2001) 0.59 第23百分位
#208
Revista Espanola de Medicina Nuclear e Imagen Molecular 0.59 第23百分位
#209
Ultrasound 0.54 第22百分位
#210
Oral Radiology 0.49 第22百分位
#211
Indian Journal of Nuclear Medicine 0.48 第21百分位
#212
Progress in Biomedical Optics and Imaging - Proceedings of SPIE 0.48 第21百分位
#213
Translational Cancer Research 0.48 第21百分位
#214
Iranian Journal of Medical Physics 0.47 第20百分位
#215
Physics of Particles and Nuclei Letters 0.46 第20百分位
#216
Radiologia 0.46 第20百分位
#217
Acute Cardiac Care 0.43 第19百分位
#218
eMagRes 0.42 第19百分位
#219
Seminars in Roentgenology 0.38 第19百分位
#220
Iranian Journal of Nuclear Medicine 0.36 第18百分位
#221
Radiology Case Reports 0.35 第18百分位
#222
Egyptian Journal of Radiology and Nuclear Medicine 0.34 第17百分位
#223
Archives of Cardiovascular Imaging 0.33 第17百分位
#224
Der Radiologe 0.32 第17百分位
#225
New Developments in NMR 0.29 第16百分位
#226
Radiation and Risk 0.28 第16百分位
#227
Techniques in Gastrointestinal Endoscopy 0.28 第16百分位
#228
Journal of Radiotherapy in Practice 0.27 第15百分位
#229
Problemy Radiatsiinoi Medytsyny ta Radiobiolohii 0.27 第15百分位
#230
Journal of Medical Imaging and Radiation Sciences 0.26 第14百分位
#231
Journal of Medical Ultrasound 0.26 第14百分位
#232
Onkourologiya 0.23 第14百分位
#233
Radiologic Technology 0.23 第14百分位
#234
Donald School Journal of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology 0.22 第13百分位
#235
Journal of the Belgian Society of Radiology 0.20 第13百分位
#236
Journal of Cardiovascular Echography 0.19 第12百分位
#237
Polish Journal of Medical Physics and Engineering 0.19 第12百分位
#238
Russian Electronic Journal of Radiology 0.18 第12百分位
#239
Medecine Nucleaire 0.16 第11百分位
#240
Applied Radiology 0.12 第11百分位
#241
Hong Kong Journal of Radiology 0.11 第10百分位
#242
Ceska Radiologie 0.10 第10百分位
#243
Journal of Diagnostic Medical Sonography 0.10 第10百分位
#244
VideoGIE 0.10 第10百分位
#245
REACH 0.09 第9百分位
#246
Actualizaciones en Osteologia 0.08 第8百分位
#247
Gastrointestinal Intervention 0.08 第8百分位
#248
Journal for Vascular Ultrasound 0.08 第8百分位
#249
Medical radiology 0.08 第8百分位
#250
Revista Argentina de Radiologia 0.08 第8百分位
#251
Revista de Senologia y Patologia Mamaria 0.07 第7百分位
#252
Imagen Diagnostica 0.06 第6百分位
#253
South African Journal of Radiology 0.06 第6百分位
#254
Kaku igaku. The Japanese journal of nuclear medicine 0.05 第5百分位
#255
Revista Chilena de Radiologia 0.05 第5百分位
#256
Gastroenterological Endoscopy 0.04 第5百分位
#257
Chinese Journal of Cerebrovascular Diseases 0.03 第4百分位
#258
Chinese Journal of Radiology 0.03 第4百分位
#259
Rentgenologiya i Radiologiya 0.03 第4百分位
#260
World Journal of Endocrine Surgery 0.03 第4百分位
#261
Feuillets de Radiologie 0.02 第3百分位
#262
Journal of Interventional Radiology 0.02 第3百分位
#263
Chinese Journal of Interventional Imaging and Therapy 0.01 第2百分位
#264
Chinese Journal of Medical Imaging Technology 0.01 第2百分位
#265
Japanese Journal of Clinical Radiology 0.01 第2百分位
#266
Zhonghua fang she xue za zhi Chinese journal of radiology 0.01 第2百分位
#267
Endoscopic Forum for Digestive Disease 0.00 第0百分位
#268
GED - Gastrenterologia Endoscopia Digestiva 0.00 第0百分位
#269
Journal of Radiation Oncology 0.00 第0百分位
#270
Onkologia i Radioterapia 0.00 第0百分位

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