精確放射治療中基于蒙特卡羅有限筆形束的光子劑量計算方法研究.pdf

1、精確放射治療(精確放療)是腫瘤治療的三大手段之一，治療計劃系統(tǒng)(Treatment Planning System，簡稱TPS)是供放療醫(yī)生和放療物理師設(shè)計治療方案并對治療方案的效果進(jìn)行事前驗(yàn)證的軟件系統(tǒng)。劑量計算是放射治療計劃系統(tǒng)的核心功能之一，本論文工作基于精確放射治療計劃及質(zhì)量保證系統(tǒng)ARTS，對臨床常用的筆形束劑量計算方法所涉及的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題進(jìn)行了深入研究，并發(fā)展了相應(yīng)計算方法與計算模塊。創(chuàng)新性研究內(nèi)容主要包括研究蒙特卡羅(

2、蒙卡)筆形束核的獲取方法、發(fā)展基于蒙卡筆形束核的光子劑量計算方法--蒙卡有限筆形束光子劑量計算方法，以及探討過渡層厚度對基于分區(qū)的混合劑量計算方法的影響--為了下一步研究蒙卡有限筆形束光子劑量計算與蒙卡的混合劑量計算方法做準(zhǔn)備。 在蒙卡有限筆形束光子劑量計算中，筆形束核的獲取是其關(guān)鍵問題之一。本工作在對現(xiàn)有筆形束劑量計算方法進(jìn)行了調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了一種新的筆形束核模型：包含了加速器能譜信息的蒙卡模擬的筆形束核，并根據(jù)空間對稱性

3、，提取部分模擬結(jié)果的劑量數(shù)據(jù)作為筆形束核的數(shù)據(jù)庫，大大減少了筆形束的存儲數(shù)據(jù)量。 在上述新的筆形束核模型的基礎(chǔ)上，本工作提出了基于蒙卡模擬的筆形束核的蒙卡有限筆形束光子劑量計算方法，并編程實(shí)現(xiàn)。經(jīng)測試表明，其滿足臨床對劑量計算的要求，為臨床TPS提供了一種快速且精度較高的光子劑量計算工具。 在以上的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了過渡層厚度對區(qū)域蒙特卡羅劑量計算方法的影響，給出了過渡層厚度與計算精度和計算速度的關(guān)系，為分區(qū)混合算法提