Prediction of dose distribution from luminescence image of water using a deep convolutional neural network for particle therapy

蒙特卡罗方法 发光 光子 粒子疗法 离子 物理 材料科学 计算物理学 相似性(几何) 光学 数学 统计 计算机科学 人工智能 图像(数学) 梁(结构) 量子力学
作者
Takuya Yabe,Seiichi Yamamoto,Masahiro Oda,Kensaku Mori,T. Toshito,Takashi Akagi
出处
期刊:Medical Physics [Wiley]
卷期号:47 (9): 3882-3891 被引量:14
标识
DOI:10.1002/mp.14372
摘要

Purpose We recently obtained nearly the same depth profiles of luminescence images of water as dose for protons by subtracting the Cerenkov light component emitted by secondary electrons of prompt gamma photons. However, estimating the distribution of Cerenkov light with this correction method is time‐consuming, depending on the irradiated energy of protons by Monte Carlo simulation. Therefore, we proposed a method of estimating dose distributions from the measured luminescence images of water using a deep convolutional neural network (DCNN). Methods In this study, we adopted the U‐Net architectures as the DCNN. To prepare a large amount of image data for DCNN training, we calculated the training data pairs of two‐dimensional (2D) dose distributions and luminescence images of water by Monte Carlo simulation for protons and carbon ions. After training the U‐Net model for protons or carbon ions using these dose distributions and luminescence images calculated by Monte Carlo simulation, we predicted the dose distributions from the calculated and measured luminescence images of water using the trained U‐Net model. Results All of the U‐Net model's predicted images were in good agreement with the MC‐calculated dose distributions and showed lower values of the root mean square percentage error (RSMPE) and higher values in the structural similarity index (SSIM) in comparison with these values for calculated or measured luminescence images. Conclusion We confirmed that the DCNN effectively predicts dose distributions in water from the measured as well as calculated luminescence images of water for particle therapy.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
充电宝应助yu采纳,获得10
1秒前
1秒前
1秒前
YY完成签到 ,获得积分10
2秒前
煖瞳发布了新的文献求助10
2秒前
在水一方应助xialin采纳,获得30
3秒前
大个应助十辰采纳,获得10
3秒前
万能图书馆应助xxxx采纳,获得10
4秒前
4秒前
卢工发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
yiyi完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
拓扑超导相变完成签到 ,获得积分10
5秒前
shanshan发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
123完成签到 ,获得积分10
5秒前
吞金完成签到,获得积分10
5秒前
青青儿发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
6秒前
7秒前
霍霍发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
琦琦完成签到,获得积分10
7秒前
DeepSleep完成签到,获得积分10
7秒前
打打应助青橘短衫采纳,获得10
7秒前
开心饼干发布了新的文献求助10
7秒前
激动的水桃完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
桂花酒酿发布了新的文献求助10
8秒前
吞金发布了新的文献求助10
9秒前
tian完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
QianQianONE完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
活着完成签到,获得积分10
11秒前
jimaohi应助WJY采纳,获得10
11秒前
梓辰发布了新的文献求助10
11秒前
wwh完成签到 ,获得积分10
12秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
The Cambridge Handbook of Intellectual Property and Upcycling 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7208672
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8841684
关于积分的说明 18659290
捐赠科研通 6858795
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3181835
关于科研通互助平台的介绍 2341405
邀请新用户注册赠送积分活动 2156162