基于卷積的放射治療劑量計算方法研究.pdf

1、放射治療是治療腫瘤的主要手段之一，劑量計算在放射治療計劃系統(tǒng)中占有非常重要的地位。在眾多劑量計算方法中，基于卷積/疊加的劑量計算方法因具有計算精度較高、速度較快等優(yōu)點，被廣泛應用在現(xiàn)代放射治療計劃系統(tǒng)中。
　　基于卷積/疊加的劑量計算方法假設模體內(nèi)任一點的劑量沉積可以通過模體內(nèi)的能量注量分布與對應的能量沉積核進行卷積/疊加運算獲得。相比其他劑量計算方法，如基于修正的劑量計算方法和蒙特卡羅方法等，卷積/疊加劑量計算方法很好地平衡了放

2、射治療計劃系統(tǒng)對劑量計算精度和計算速度的要求。根據(jù)能量沉積核的不同，可將基于卷積/疊加的劑量計算方法分為點核模型算法、筆形束模型算法和平面核模型算法。其中平面核模型算法因計算精度較差沒有得到較多研究。點核模型算法通過三維卷積/疊加運算計算劑量分布，其計算精度較高。而筆形束模型算法將三維卷積/疊加運算降為二維運算，有效地提高了計算速度，但計算精度有所下降。
　　本文首先介紹了目前放射治療中劑量計算方法，其中詳細介紹了基于卷積/疊加的

3、劑量計算方法和蒙特卡羅方法等。并且對卷積/疊加劑量計算方法中的常見快速方法，如快速傅立葉算法、筒串卷積算法和多晶格算法進行了闡述和討論。隨后，本文根據(jù)射線束在模體內(nèi)不同的能量傳遞方式，提出了一種新的用于模擬能量沉積核的筆形束函數(shù)。新的筆形束核函數(shù)由指數(shù)函數(shù)和Lorentz函數(shù)組合而成，其中衰減較快的指數(shù)函數(shù)對應同樣衰減較快的原射線能量部分，而衰減較慢、具有鐘形中心的Lorentz函數(shù)對應衰減較慢的散射線能量部分。實驗結果證明新的筆形束核