Obtención del espectro de energía de un haz de electrones a partir del método de mínimos cuadrados
  Los haces de electrones en radioterapia engloban electrones primarios, secundarios y fotones de frenado. El espectro de energía de electrones es relevante para el cálculo preciso de la dosis. Los tres métodos más utilizados para encontrar el espectro de energía de los electrones son:...
- Autores:
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Wilches Visbal, Jorge Homero
Apaza Veliz, Danny Giancarlo
- Tipo de recurso:
- Article of journal
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad de San Buenaventura
- Repositorio:
- Repositorio USB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/10819/29013
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  Los haces de electrones en radioterapia engloban electrones primarios, secundarios y fotones de frenado. El espectro de energía de electrones es relevante para el cálculo preciso de la dosis. Los tres métodos más utilizados para encontrar el espectro de energía de los electrones son: i) simulación de la fuente; ii) medición directa y iii) reconstrucción inversa. La reconstrucción inversa se considera un método sencillo, fiable y rápido que consiste en extraer el espectro de energía de las curvas de dosis profundas mediante un modelo matemático adecuado. En este artículo, se propone utilizar el método de mínimos cuadrados no lineales, embebido en la función “lsqnonlin” de MATLAB, para determinar el espectro de energía de un haz de electrones y la dosis de los fotones que lo acompaña. Los resultados muestran una concordancia entre la PDP reconstruido (simulada en Monte Carlo mediante el espectro obtenido) y la PDP simulado (la extraída del sistema de planificación de tratamiento) superior al 95% con una precisión de 2% / 2 mm. Finalmente, se puede concluir que la función “lsqnonlin” es capaz de reconstruir el espectro de energía de un haz de electrones de manera eficaz y rápida.   |
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T. C. Zhu, I. J. Das, y B. E. Bjärngard, «Characteristics of bremsstrahlung in electron beams», Med. Phys., vol. 28, n.o 7, pp. 1352-1358, jul. 2001, doi: 10.1118/1.1382608. [2] P. Andreo, A. Brahme, A. Nahum, y O. Mattsson, «Influence of energy and angular spread on stopping-power ratios for electron beams», Phys. Med. Biol., vol. 34, n.o 6, pp. 751-768, jun. 1989, doi: 10.1088/0031-9155/34/6/010. [3] G. X. Dina, D. W. O. Rogers, y T. R. Mackie, «Calculation of stopping-power ratios using realistic clinical electron beams», Med. Phys., 1995, doi: 10.1118/1.597581. [4] D. W. O. Rogers, B. A. Faddegon, G. X. Ding, C. M. Ma, J. We, y T. R. Mackie, «BEAM: A Monte Carlo code to simulate radiotherapy treatment units», Med. Phys., 1995, doi: 10.1118/1.597552. [5] L. Zhengming y D. Jette, «On the possibility of determining an effective energy spectrum of clinical electron beams from percentage depth dose (PDD) data of broad beams», Phys. Med. Biol., 1999, doi: 10.1088/0031-9155/44/8/401. [6] A. Brahme y H. Svensson, «Radiation beam characteristics of a 22 mev microtron», Acta Oncol. (Madr)., 1979, doi: 10.3109/02841867909128212. [7] G. Li, H. Lin, A. D. Wu, G. Song, y Y. C. Wu, «Realization and comparison of several regression algorithms for electron energy spectrum reconstruction», Chinese Phys. Lett., 2008, doi: 10.1088/0256-307X/25/7/104. [8] G. Li, A. Wu, H. Lin, y Y. Wu, «Electron spectrum reconstruction as nonlinear programming model using micro-adjusting algorithm», en IFMBE Proceedings, 2008, doi: 10.1007/978-3-540-79039-6_112. [9] C. Carletti, P. Meoli, y W. R. Cravero, «A modified simulated annealing algorithm for parameter determination for a hybrid virtual model», Phys. Med. Biol., 2006, doi: 10.1088/0031-9155/51/16/004. [10] B. A. Faddegon y I. Blevis, «Electron spectra derived from depth dose distributions», Med. Phys., 2000, doi: 10.1118/1.598919. [11] J. Deng, S. B. Jiang, T. Pawlicki, J. Li, y C.-M. Ma, «Derivation of electron and photon energy spectra from electron beam central axis depth dose curves», Phys. Med. Biol., vol. 46, n.o 5, pp. 1429-1449, may 2001, doi: 10.1088/0031-9155/46/5/308. [12] J. Wei, G. A. Sandison, y A. V. Chvetsov, «Reconstruction of electron spectra from depth doses with adaptive regularization», Med. Phys., vol. 33, n.o 2, pp. 354-359, ene. 2006, doi: 10.1118/1.2161404. [13] A. V. Chvetsov y G. A. Sandison, «Reconstruction of electron spectra using singular component decomposition», Med. Phys., vol. 29, n.o 4, pp. 578-591, mar. 2002, doi: 10.1118/1.1461840. [14] J. H. Wilches Visbal y A. Martins Da Costa, «Determinação da Dose dos Fótons Contaminantes de Feixes de Elétrons Clínicos usando o Método de Recozimento Simulado Generalizado», Rev. Bras. Física Médica, vol. 11, n.o 2, p. 2, dic. 2017, doi: 10.29384/rbfm.2017.v11.n2.p2-6. [15] P. C. Hansen, «Regularization Tools version 4.0 for Matlab 7.3», Numer. Algorithms, vol. 46, n.o 2, pp. 189-194, nov. 2007, doi: 10.1007/s11075-007-9136-9. [16] L. Zhengming, «A numerical method for solving the Fredholm integral equation of the first kind and its application to restore the folded radiation spectrum», Nucl. Inst. Methods Phys. Res. A, 1987, doi: 10.1016/0168-9002(87)91091-6. [17] MATLAB, «Lsqnonlin fuction», 2017. https://www.mathworks.com/help/optim/ug/lsqnonlin.html (accedido feb. 04, 2021). [18] F. Salvat, J. Fernández-Varea, y J. Sempau, «PENELOPE – A Code System for Monte Carlo Simulation of Electron and Photon Transport A Code System for Monte Carlo», 2008. [En línea]. Disponible en: https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_14442/penelope-2008-a-code-system-for-monte-carlo-simulation-of-electron-and-photon-transport. [19] B. J. Gerbi et al., «Recommendations for clinical electron beam |
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Wilches Visbal, Jorge HomeroApaza Veliz, Danny Giancarlo2022-05-19T23:27:13Z2025-08-22T17:04:17Z2022-05-19T23:27:13Z2025-08-22T17:04:17Z2022-05-19  Los haces de electrones en radioterapia engloban electrones primarios, secundarios y fotones de frenado. El espectro de energía de electrones es relevante para el cálculo preciso de la dosis. Los tres métodos más utilizados para encontrar el espectro de energía de los electrones son: i) simulación de la fuente; ii) medición directa y iii) reconstrucción inversa. La reconstrucción inversa se considera un método sencillo, fiable y rápido que consiste en extraer el espectro de energía de las curvas de dosis profundas mediante un modelo matemático adecuado. En este artículo, se propone utilizar el método de mínimos cuadrados no lineales, embebido en la función “lsqnonlin” de MATLAB, para determinar el espectro de energía de un haz de electrones y la dosis de los fotones que lo acompaña. Los resultados muestran una concordancia entre la PDP reconstruido (simulada en Monte Carlo mediante el espectro obtenido) y la PDP simulado (la extraída del sistema de planificación de tratamiento) superior al 95% con una precisión de 2% / 2 mm. Finalmente, se puede concluir que la función “lsqnonlin” es capaz de reconstruir el espectro de energía de un haz de electrones de manera eficaz y rápida.  application/pdf10.21500/20275846.53872027-5846https://hdl.handle.net/10819/29013https://doi.org/10.21500/20275846.5387spaUniversidad San Buenaventura - USB (Colombia)https://revistas.usb.edu.co/index.php/IngUSBmed/article/download/5387/4645Núm. 1 , Año 2022 : Ingenierías USBMed4514013Ingenierías USBMedT. C. Zhu, I. J. Das, y B. E. Bjärngard, «Characteristics of bremsstrahlung in electron beams», Med. Phys., vol. 28, n.o 7, pp. 1352-1358, jul. 2001, doi: 10.1118/1.1382608. [2] P. Andreo, A. Brahme, A. Nahum, y O. Mattsson, «Influence of energy and angular spread on stopping-power ratios for electron beams», Phys. Med. Biol., vol. 34, n.o 6, pp. 751-768, jun. 1989, doi: 10.1088/0031-9155/34/6/010. [3] G. X. Dina, D. W. O. Rogers, y T. R. Mackie, «Calculation of stopping-power ratios using realistic clinical electron beams», Med. Phys., 1995, doi: 10.1118/1.597581. [4] D. W. O. Rogers, B. A. Faddegon, G. X. Ding, C. M. Ma, J. We, y T. R. Mackie, «BEAM: A Monte Carlo code to simulate radiotherapy treatment units», Med. Phys., 1995, doi: 10.1118/1.597552. [5] L. Zhengming y D. Jette, «On the possibility of determining an effective energy spectrum of clinical electron beams from percentage depth dose (PDD) data of broad beams», Phys. Med. Biol., 1999, doi: 10.1088/0031-9155/44/8/401. [6] A. Brahme y H. Svensson, «Radiation beam characteristics of a 22 mev microtron», Acta Oncol. (Madr)., 1979, doi: 10.3109/02841867909128212. [7] G. Li, H. Lin, A. D. Wu, G. Song, y Y. C. Wu, «Realization and comparison of several regression algorithms for electron energy spectrum reconstruction», Chinese Phys. Lett., 2008, doi: 10.1088/0256-307X/25/7/104. [8] G. Li, A. Wu, H. Lin, y Y. Wu, «Electron spectrum reconstruction as nonlinear programming model using micro-adjusting algorithm», en IFMBE Proceedings, 2008, doi: 10.1007/978-3-540-79039-6_112. [9] C. Carletti, P. Meoli, y W. R. Cravero, «A modified simulated annealing algorithm for parameter determination for a hybrid virtual model», Phys. Med. Biol., 2006, doi: 10.1088/0031-9155/51/16/004. [10] B. A. Faddegon y I. Blevis, «Electron spectra derived from depth dose distributions», Med. Phys., 2000, doi: 10.1118/1.598919. [11] J. Deng, S. B. Jiang, T. Pawlicki, J. Li, y C.-M. Ma, «Derivation of electron and photon energy spectra from electron beam central axis depth dose curves», Phys. Med. Biol., vol. 46, n.o 5, pp. 1429-1449, may 2001, doi: 10.1088/0031-9155/46/5/308. [12] J. Wei, G. A. Sandison, y A. V. Chvetsov, «Reconstruction of electron spectra from depth doses with adaptive regularization», Med. Phys., vol. 33, n.o 2, pp. 354-359, ene. 2006, doi: 10.1118/1.2161404. [13] A. V. Chvetsov y G. A. Sandison, «Reconstruction of electron spectra using singular component decomposition», Med. Phys., vol. 29, n.o 4, pp. 578-591, mar. 2002, doi: 10.1118/1.1461840. [14] J. H. Wilches Visbal y A. Martins Da Costa, «Determinação da Dose dos Fótons Contaminantes de Feixes de Elétrons Clínicos usando o Método de Recozimento Simulado Generalizado», Rev. Bras. Física Médica, vol. 11, n.o 2, p. 2, dic. 2017, doi: 10.29384/rbfm.2017.v11.n2.p2-6. [15] P. C. Hansen, «Regularization Tools version 4.0 for Matlab 7.3», Numer. Algorithms, vol. 46, n.o 2, pp. 189-194, nov. 2007, doi: 10.1007/s11075-007-9136-9. [16] L. Zhengming, «A numerical method for solving the Fredholm integral equation of the first kind and its application to restore the folded radiation spectrum», Nucl. Inst. Methods Phys. Res. A, 1987, doi: 10.1016/0168-9002(87)91091-6. [17] MATLAB, «Lsqnonlin fuction», 2017. https://www.mathworks.com/help/optim/ug/lsqnonlin.html (accedido feb. 04, 2021). [18] F. Salvat, J. Fernández-Varea, y J. Sempau, «PENELOPE – A Code System for Monte Carlo Simulation of Electron and Photon Transport A Code System for Monte Carlo», 2008. [En línea]. Disponible en: https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_14442/penelope-2008-a-code-system-for-monte-carlo-simulation-of-electron-and-photon-transport. [19] B. J. Gerbi et al., «Recommendations for clinical electron beamIngenierías USBMed - 2022info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://revistas.usb.edu.co/index.php/IngUSBmed/article/view/5387Dosisfotones contaminantesmínimos cuadradoslsqnonlinMatlabPENELOPEObtención del espectro de energía de un haz de electrones a partir del método de mínimos cuadradosObtención del espectro de energía de un haz de electrones a partir del método de mínimos cuadradosArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Textinfo:eu-repo/semantics/articleJournal articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionPublicationOREORE.xmltext/xml2645https://bibliotecadigital.usb.edu.co/bitstreams/e373fcbc-484b-44fa-b46f-87ce4936d68b/download8cedf41b8a8c6da2431859898b3523c8MD5110819/29013oai:bibliotecadigital.usb.edu.co:10819/290132025-08-22 12:04:17.809https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://bibliotecadigital.usb.edu.coRepositorio Institucional Universidad de San Buenaventura Colombiabdigital@metabiblioteca.com |
