劑量引導(dǎo)放射治療中三維劑量重建方法研究.pdf

1、劑量引導(dǎo)放射治療是通過(guò)在分次治療間或分次治療中監(jiān)測(cè)腫瘤和周圍正常組織實(shí)際接受劑量偏差，及時(shí)修正放療計(jì)劃，從而保證治療劑量與計(jì)劃劑量精確吻合的前沿性放療技術(shù)。三維劑量重建方法是劑量引導(dǎo)放療實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，而目前三維劑量重建方法存在計(jì)算速度慢、精度低難以滿足臨床要求等問(wèn)題，導(dǎo)致劑量引導(dǎo)放療難以在臨床得到推廣應(yīng)用。本文對(duì)劑量引導(dǎo)放療中三維劑量重建方法進(jìn)行了深入研究，以解決上述問(wèn)題并達(dá)到提高劑量引導(dǎo)放療臨床實(shí)用性的目的。
　　根據(jù)廣泛調(diào)

2、研，本文首先對(duì)基于非晶硅電子射野影像裝置(EPID)的射野劑量刻度方法進(jìn)行了系統(tǒng)性研究。在充分研究非晶硅EPID劑量響應(yīng)特性的基礎(chǔ)上發(fā)展了基于修正因子庫(kù)的快速劑量刻度方法，修正了偽影效應(yīng)、射野大小、模體厚度和離軸位置對(duì)非晶硅EPID劑量刻度的影響。通過(guò)多種臨床照射野測(cè)試，結(jié)果表明該方法可以在毫秒時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)EPID影像到射野劑量的精確轉(zhuǎn)換，劑量刻度平均誤差在1.5％以內(nèi)，為三維劑量重建方法的實(shí)現(xiàn)提供必要的基礎(chǔ)。
　　其次，在課題組原

3、有劑量反演模型的基礎(chǔ)上，發(fā)展了基于蒙特卡羅有限筆形束劑量計(jì)算引擎(MCFSPB)和迭代算法相結(jié)合的快速三維劑量重建方法，并對(duì)快速迭代算法涉及到的關(guān)鍵步驟進(jìn)行了詳細(xì)研究。通過(guò)規(guī)則野和兩例臨床調(diào)強(qiáng)病例進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明在保證原有劑量反演模型精度的前提下將強(qiáng)度反演時(shí)間縮短到3-4s，提速約50倍，極大提高了該三維劑量重建方法的臨床實(shí)用性。
　　最后，為解決現(xiàn)有三維劑量重建方法對(duì)劑量計(jì)算引擎和射野劑量刻度方法精確性的依賴，提高三維劑量重建

4、方法在非均勻模體（如人體）中的精度和穩(wěn)定性，探索發(fā)展了基于射野灰度影像的直接反投影三維劑量重建方法。該方法根據(jù)原射線強(qiáng)度遵從指數(shù)衰減定律的特性，通過(guò)射線反投影方法由EPID測(cè)量面原射線強(qiáng)-度分布反推射線入射模體前的強(qiáng)度分布。其中，在原射線提取和反投影計(jì)算過(guò)程中所用散射核和衰減系數(shù)考慮了不同模體厚度和離軸位置的散射和能譜變化效應(yīng)的影響，均經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)量擬合計(jì)算得到。采用均勻模體、輻射仿真人體模型和臨床調(diào)強(qiáng)病例對(duì)直接反投影三維劑量重建方