本文關(guān)鍵詞：基于蒙特卡羅模擬CyberKnife劑量校準(zhǔn)與驗(yàn)證的研究

  更多相關(guān)文章： CyberKnife 蒙特卡羅 劑量校準(zhǔn) 劑量驗(yàn)證 Gamma分析

【摘要】：CyberKnife系統(tǒng)采用小射野對患者腫瘤進(jìn)行立體定向放射治療,考慮到小射野易形成射線束電子不平衡狀態(tài)以及探測器介質(zhì)及其體積的影響,會帶來臨床劑量測量、計(jì)算及評估的困難。本研究通過實(shí)施CyberKnife系統(tǒng)精確地蒙特卡羅模擬,擬建立一套第三方系統(tǒng)模型,以探討實(shí)現(xiàn)臨床非標(biāo)準(zhǔn)參考條件下劑量校準(zhǔn)和特定患者計(jì)劃的劑量驗(yàn)證可能。本研究利用BEAMnrc與DOSXYZnrc軟件平臺,通過模擬實(shí)際CyberKnife治療機(jī)頭的物理結(jié)構(gòu),并與射線測量數(shù)據(jù)(PDDs、OARs、射野輸出因子等)的比對,以確定束流參數(shù),從而實(shí)施非標(biāo)準(zhǔn)參考條件下劑量標(biāo)定的研究。選取30例患者治療計(jì)劃(其中頭部、肺部及肝部腫瘤各10例),相同的射野參數(shù)條件下運(yùn)用治療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)中射線追蹤算法、蒙特卡羅算法以及開發(fā)的BEAM蒙特卡羅模擬算法分別計(jì)算出其三維劑量分布,采用Gamma分析方法(3mm/3%)定量評估不同算法之間計(jì)算精度的差異性,進(jìn)而探討建立基于蒙特卡羅算法模擬(第三方軟件)患者計(jì)劃的劑量驗(yàn)證方法。通過確立束流的平均能量和強(qiáng)度分布半高寬值,蒙卡模擬束流模型與射線束測量數(shù)據(jù)(PDDs及OARs)比較,均在可接受的偏差范圍內(nèi)(全局90%以上的點(diǎn)誤差在2%以內(nèi)),從而建立了12個準(zhǔn)直器(5-60mm)的較為理想蒙卡束流模型,并實(shí)現(xiàn)了非標(biāo)準(zhǔn)參考條件下劑量標(biāo)定工作。對三種算法的劑量計(jì)算精度實(shí)施了定量評估,Gamma分析結(jié)果表明：BEAM蒙卡模擬與TPS蒙卡算法在30例患者治療計(jì)劃中均保持了較高的通過率(頭部84.882±9.666%,肝部98.830±1.049%,肺部98.263±1.867%)；而BEAM蒙卡模擬與TPS射線追蹤算法在頭部、腹部腫瘤患者計(jì)劃中通過率較高(頭部95.933±3.120%,肝部99.836±0.334%),但在肺部腫瘤患者治療計(jì)劃中劑量體積直方圖上劑量偏差較為明顯,從而兩者Gamma通過率相差較大(51.263士38.964%)。因此,基于蒙特卡羅算法模擬(第三方軟件工具)實(shí)施CyberKnife系統(tǒng)患者計(jì)劃劑量驗(yàn)證的方法是可行的。本課題研究建立的CyberKnife系統(tǒng)蒙特卡羅模擬算法將可作為第三方軟件的基準(zhǔn)工具,在非標(biāo)準(zhǔn)射野劑量校準(zhǔn)和患者計(jì)劃劑量驗(yàn)證中發(fā)揮重要的作用。
【關(guān)鍵詞】：CyberKnife 蒙特卡羅 劑量校準(zhǔn) 劑量驗(yàn)證 Gamma分析
【學(xué)位授予單位】：中國人民解放軍醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R730.55
【目錄】：

• 英文縮略詞表6-7
• 中文摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 前言11-19
• 1 課題研究背景11-16
• 1.1 放射治療11-12
• 1.2 CyberKnife系統(tǒng)12-13
• 1.3 蒙特卡羅算法13-14
• 1.4 劑量評估方法14-16
• 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 2.1 國外研究現(xiàn)狀16
• 2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 3 課題研究內(nèi)容17-18
• 4 本文組織結(jié)構(gòu)18-19
• 第二章 CyberKnife束流模型的建立19-38
• 2.1 基于BEAMnrc建立CyberKnife機(jī)頭模型20-23
• 2.2 基于DOSXYZnrc建立模體模型23-25
• 2.3 射線束流參數(shù)的確定25-30
• 2.3.1 粒子源26-27
• 2.3.2 束流平均能量E27-28
• 2.3.3 束流強(qiáng)度分布半高寬(FWHM)28-29
• 2.3.4 射線質(zhì)(Beam Quality)29
• 2.3.5 射野輸出因子(OF)29-30
• 2.4 劑量校準(zhǔn)與標(biāo)定30-34
• 2.4.1 劑量校準(zhǔn)30-33
• 2.4.2 劑量標(biāo)定33-34
• 2.5 討論34-37
• 2.5.1 DICOM圖像處理34-35
• 2.5.2 相空間平面35
• 2.5.3 模擬粒子數(shù)的選取35-37
• 2.6 本章小結(jié)37-38
• 第三章 實(shí)際治療計(jì)劃的模擬及評估38-57
• 3.1 單射野的模擬與評估39-40
• 3.2 簡單模體計(jì)劃的模擬與評估40-41
• 3.3 患者治療計(jì)劃的模擬與評估41-55
• 3.3.1 頭部患者治療計(jì)劃的模擬與評估42-47
• 3.3.2 腹部患者治療計(jì)劃的模擬與評估47-51
• 3.3.3 胸部患者治療計(jì)劃的模擬與評估51-55
• 3.4 討論55-56
• 3.4.1 CT HU值-相對電子密度校準(zhǔn)曲線55
• 3.4.2 治療計(jì)劃信息55-56
• 3.4.3 TPS蒙卡模型的建立56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 總結(jié)與展望57-59
• 4.1 工作總結(jié)57
• 4.2 不足之處57-58
• 4.3 未來展望58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 文獻(xiàn)綜述63-68
• 參考文獻(xiàn)66-68
• 附錄68-76
• 附錄1 BEAM組件68-72
• 附錄2 BEAM粒子源72-74
• 附錄3 材料屬性74-76
• 基金資助76-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表文章情況77-78
• 致謝78

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