Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
SG
Susanna Guatelli
Author with expertise in Particle Therapy for Cancer Treatment
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
12
(83% Open Access)
Cited by:
30,918
h-index:
37
/
i10-index:
135
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Fast and precise dose estimation for very high energy electron radiotherapy with graph neural networks

Lorenzo Arsini et al.Nov 20, 2024
Introduction External beam radiotherapy (RT) is one of the most common treatments against cancer, with photon-based RT and particle therapy being commonly employed modalities. Very high energy electrons (VHEE) have emerged as promising candidates for novel treatments, particularly in exploiting the FLASH effect, offering potential advantages over traditional modalities. Methods This paper introduces a Deep Learning model based on graph convolutional networks to determine dose distributions of therapeutic VHEE beams in patient tissues. The model emulates Monte Carlo (MC) simulated doses within a cylindrical volume around the beam, enabling high spatial resolution dose calculation along the beamline while managing memory constraints. Results Trained on diverse beam orientations and energies, the model exhibits strong generalization to unseen configurations, achieving high accuracy metrics, including a δ -index 3% passing rate of 99.8% and average relative error < 1% in integrated dose profiles compared to MC simulations. Discussion Notably, the model offers three to six orders of magnitude increased speed over full MC simulations and fast MC codes, generating dose distributions in milliseconds on a single GPU. This speed could enable direct integration into treatment planning optimization algorithms and leverage the model’s differentiability for exact gradient computation.
0

Neutron capture enhances dose and reduces cancer cell viability in and out of beam during helium and carbon ion therapy

Nicholas Howell et al.Dec 5, 2023
Purpose Neutron Capture Enhanced Particle Therapy (NCEPT) is a proposed augmentation of charged particle therapy which exploits thermal neutrons generated internally, within the treatment volume via nuclear fragmentation, to deliver a biochemically targeted radiation dose to cancer cells. This work is the first experimental demonstration of NCEPT, performed using both carbon and helium ion beams with two different targeted neutron capture agents (NCAs). Materials and Methods Human glioblastoma cells (T98G) were irradiated by carbon and helium ion beams in the presence of NCAs, [ 10 B]-BPA and [ 157 Gd]-DOTA-TPP. Cells were positioned within a PMMA phantom either laterally adjacent to, or within, a 100×100×60 mm spread out Bragg peak (SOBP). The impact of NCAs and location relative to the SOBP on the cells was measured by cell growth and survival assays in six independent experiments. Neutron fluence within the phantom was characterised by quantifying the neutron activation of gold foil. Results Cells placed inside the treatment volume reached 10% survival by 2 Gy of C or 2-3 Gy of He in the presence of NCAs compared to 5 Gy of C and 7 Gy of He with no NCA. Cells placed adjacent to the treatment volume showed a dose-dependent decrease in cell growth when treated with NCAs, reaching 10% survival by 6 Gy of C or He (to the treatment volume), compared to a no detectable effect on cells without NCA. The mean thermal neutron fluence at the centre of the SOBP was approximately 2.2×10 9 n/cm2/Gy(RBE) for the carbon beam and 5.8×10 9 n/cm2/Gy(RBE) for the helium beam and gradually decreased in all directions. Conclusions The addition of NCAs to cancer cells during C and He beam irradiation has a measurable impact on cell survival and growth in-vitro . Through the capture of internally generated neutrons, NCEPT introduces the concept of a biochemically targeted radiation dose to charged particle therapy. NCEPT enables the established pharmaceuticals and concepts of neutron capture therapy to be applied to a wider range of deeply situated and diffuse tumours, by targeting this dose to micro-infiltrates and cells outside of defined treatment regions. These results also demonstrate the potential for NCEPT to provide an increased dose to tumour tissue within the treatment volume, with a reduction in radiation doses to off target tissue.
0

Flexible Organic X‐Ray Sensors: Solving the Key Constraints of PET Substrates

Aishah Bashiri et al.Nov 21, 2024
Abstract Organic semiconductor‐based sensors are a unique class of wearable x‐ray detectors, as the response from their carbon‐based composition can mimic the response of the human body to radiation. A thin (260 nm) flexible P3HT: o‐IDTBR‐based organic sensor, deposited onto a conductive Kapton substrate is demonstrated, can provide precise and artifact‐free dosimetry under synchrotron x‐rays with sensitivities of (1958 ± 31)pCGy −1 cm −2 without bias. The sensor is capable of accurately resolving multiple 50 µm‐wide x‐rays with a full‐width‐half‐max of (51.6 ± 1.9)µm for a range of energies (47–87.5)keV and dose‐rates (0.21–0.45)kGy s −1 . Organic sensors fabricated with plastic polyethylene substrates exhibit unreliable x‐ray responses and broadening of the full‐width‐half‐max. Simulations reveal that x‐ray induced electrostatic charge generated from the polyethylene causes a reverse polarity of the signal. X‐ray charge mapping shows the effective area sensitized with the polyethylene device extends twice the length of the pixel area, while sensors with Kapton substrates closely match the expected active area. Radiation tolerance of P3HT:o‐IDTBR devices maintain 85.4% of the initial x‐ray sensitivity after 10 kGy with similar radiation tolerances to amorphous silicon. This study confirms the unsuitability of polyethylene substrates for flexible radiation detectors, providing the first evidence of the quantitative and spatial resolution limitations created by the generation of radiation‐induced charge.
Load More