基于蒙特卡羅的調(diào)強(qiáng)放療筆形束劑量計(jì)算系統(tǒng)研發(fā).pdf

1、70％以上的癌癥患者需要進(jìn)行放射治療，調(diào)強(qiáng)放療是目前療效最好的放射治療方法。劑量計(jì)算方法是設(shè)計(jì)和開發(fā)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)之一，其計(jì)算的準(zhǔn)確性和快速性直接影響療效和實(shí)施效率。為打破歐美國家對高端放療系統(tǒng)的壟斷，提升國產(chǎn)放療裝備水平，本論文對調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃系統(tǒng)中的劑量計(jì)算做了一系列研究，具體情況如下:
　　1)基于Gate的調(diào)強(qiáng)放射治療蒙特卡羅仿真研究。在linux系統(tǒng)下搭建了Gate放射治療仿真平臺(tái)，模擬醫(yī)科達(dá)Precise系列醫(yī)

2、用電子直線加速器6MV光子調(diào)強(qiáng)放射治療過程，系統(tǒng)開展了人體放射治療仿真研究。并通過仿真加速器頭放射源照射物理過程，構(gòu)建了6MV光子源相平面模型。通過Gate仿真照射水箱實(shí)驗(yàn)結(jié)果，高精度地?cái)M合醫(yī)科達(dá)Precise系列醫(yī)用電子直線加速器6MV光子能譜特性，確定了基于蒙特卡羅仿真的筆形束劑量計(jì)算劑量沉積核。
　　2)基于蒙特卡羅的筆形束劑量計(jì)算算法研究。通過將不規(guī)則射野劃分為若干個(gè)有限截面大小的筆形束，并通過將加速器筆形束劑量沉積核和有

3、限截面筆形束進(jìn)行卷積，計(jì)算患者人體三維劑量分布。為進(jìn)一步提高劑量計(jì)算速度，僅計(jì)算放療靶區(qū)和危及器官劑量分布，避免全身三維卷積計(jì)算。為了計(jì)算非均勻人體中的劑量分布，采用水等效放射深度沿射線路徑單方向進(jìn)行卷積。通過與商用臨床調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃劑量分布對比分析，驗(yàn)證了本文研發(fā)的劑量計(jì)算算法能夠滿足臨床調(diào)強(qiáng)放射治療計(jì)劃劑量計(jì)算精度要求。
　　3)調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃劑量計(jì)算軟件研發(fā)。設(shè)計(jì)開發(fā)了基于蒙特卡羅的筆形束劑量計(jì)算軟件IMDC(Intensity

4、 Modulated Dose Calculation)，并將其集成到現(xiàn)有自主研發(fā)的影像引導(dǎo)智能放療軟件平臺(tái)MBIG-IRT(Multimode-BiomoleculeImage-Guided-Intelligent Radiation Treatment)上，實(shí)現(xiàn)調(diào)強(qiáng)放療劑量計(jì)算算法的臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。本研究實(shí)現(xiàn)的劑量計(jì)算子系統(tǒng)主要功能有:①調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃管理:病人DICOM標(biāo)準(zhǔn)格式放療計(jì)劃RT文件及其相應(yīng)的醫(yī)學(xué)影像文件管理、顯示和瀏覽病人