Objective: To validate a newly proposed stochastic differential equation (SDE)-based model for proton beam energy deposition by comparing its predictions with those from Geant4 in simplified phantom scenarios. Approach: Building on previous work in Crossley et al. (2025), where energy deposition from a proton beam was modelled using an SDE framework, we implemented the model with standard approximations to interaction cross sections and mean excitation energies, which makes simulations easily adaptable to new materials and configurations. The model was benchmarked against Geant4 in homogeneous and heterogeneous phantoms. Main results: The SDE-based dose distributions agreed well with Geant4, showing range differences within 0.4 mm and 3D gamma pass rates exceeding 98% under 3%/2 mm criteria with a 1% dose threshold. The model achieved a computational speed-up of approximately fivefold relative to Geant4, consistent across different Geant4 physics lists. Significance: These results demonstrate that the SDE approach can reproduce accuracy comparable to high-fidelity Monte Carlo for proton therapy at a fraction of the computational cost, highlighting its potential for accelerating dose calculations and treatment planning.


翻译:目的:通过将新提出的基于随机微分方程(SDE)的质子束能量沉积模型的预测结果与Geant4在简化模体场景下的结果进行比较,以验证该模型的有效性。方法:基于Crossley等人(2025)先前将质子束能量沉积建模为SDE框架的研究,我们采用相互作用截面和平均激发能的标准近似实现了该模型,这使得模拟能够轻松适应新材料和配置。该模型在均匀和非均匀模体中对Geant4进行了基准测试。主要结果:基于SDE的剂量分布与Geant4结果吻合良好,射程差异在0.4毫米以内,在3%/2毫米标准及1%剂量阈值下,三维伽马通过率超过98%。该模型相对于Geant4实现了约五倍的计算加速,且在不同Geant4物理列表下表现一致。意义:这些结果表明,SDE方法能够以较低的计算成本复现与高保真蒙特卡罗方法相当的质子治疗精度,突显了其在加速剂量计算和治疗计划方面的潜力。

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS 2024 Oral】用于多条件分子生成的图扩散Transformer
专知会员服务
16+阅读 · 2024年10月5日
 DiffRec: 扩散推荐模型(SIGIR'23)
专知会员服务
48+阅读 · 2023年4月16日
【ICML2022】药物结合结构预测的几何深度学习
专知会员服务
26+阅读 · 2022年5月24日
【AAAI 2022】 GeomGCL:用于分子性质预测的几何图对比学习
专知会员服务
24+阅读 · 2022年2月27日
MonoGRNet:单目3D目标检测的通用框架(TPAMI2021)
专知会员服务
18+阅读 · 2021年5月3日
AAAI 2022 | ProtGNN:自解释图神经网络
专知
10+阅读 · 2022年2月28日
【CVPR 2020 Oral】小样本类增量学习
专知
20+阅读 · 2020年6月26日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
读论文Discriminative Deep Metric Learning for Face and KV
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年4月6日
LibRec 每周算法:DeepFM
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2017年11月6日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
18+阅读 · 2024年12月27日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
501+阅读 · 2023年3月31日
VIP会员
最新内容
2025年全球二十起重大无人机作战事件
专知会员服务
2+阅读 · 今天10:39
现代战争的隐蔽系统:伊朗战争十大启示
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:58
ICML 2026 | 自回归Boltzmann生成器重塑分子采样
专知会员服务
4+阅读 · 6月26日
GNN跨域综述:从消息传递到图基础模型
专知会员服务
7+阅读 · 6月26日
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
14+阅读 · 6月26日
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
4+阅读 · 6月26日
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
3+阅读 · 6月26日
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
相关资讯
AAAI 2022 | ProtGNN:自解释图神经网络
专知
10+阅读 · 2022年2月28日
【CVPR 2020 Oral】小样本类增量学习
专知
20+阅读 · 2020年6月26日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
读论文Discriminative Deep Metric Learning for Face and KV
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年4月6日
LibRec 每周算法:DeepFM
LibRec智能推荐
14+阅读 · 2017年11月6日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员