相比較光子放療,質(zhì)子深度劑量曲線的布拉格峰特性使質(zhì)子放療能提供更加適形的靶區(qū)劑量分布,同時也可以顯著降低腫瘤周圍正常組織所受到的輻射劑量。而主動掃描則比被動散射方案能夠提供更好的靶區(qū)適形劑量分布,但對于劑量計算的精準度也提出了更多的要求。雖然目前我國的質(zhì)子放療事業(yè)發(fā)展得如火如荼,但是在開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的質(zhì)子放療計劃系統(tǒng)（Treatment Planning System,TPS）軟件這方面還存在明顯的欠缺。本論文的研究目的是開發(fā)一款使用筆形束算法的主動掃描質(zhì)子治療劑量計算程序。具體研究任務(wù)包括:（1）對已有的質(zhì)子劑量計算算法進行調(diào)研和分析;（2）基于質(zhì)子筆形束（Pencil-Beam Algorithm,PBA）劑量算法,編寫質(zhì)子劑量計算程序;（3）對PBA算法進行修正,提高其在臨床質(zhì)子劑量計算上的精度;（4）將PBA質(zhì)子劑量計算程序集成到DeepPlan TPS中,并驗證DeepPlan的計算精度。本論文分別采用了 Gottschalk和Soukup提出的公式計算多次庫倫散射和大角度核散射造成的質(zhì)子側(cè)向劑量分布,并基于蒙特卡洛模擬的深度劑量曲線數(shù)據(jù)庫,使用C#編程語言編寫一個用于... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２不同能量質(zhì)子疊加出ＳＯＢＰ示意圖??不同種類射線傳遞給人體組織相同的劑量時，人體組織所受到的傷害也不??

１．４質(zhì)子放療物理??這一節(jié)主要介紹在質(zhì)子放療中，占主導(dǎo)作用的質(zhì)子與物質(zhì)相互作用的反應(yīng)??類型以及它們在質(zhì)子放療劑量計算中的重要性。圖１．３中展示了質(zhì)子與原子核和??核外電子的幾種主要反應(yīng)機制。它們分別是質(zhì)子與核外電子的庫倫散射（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ??Ｃｏｕｌｏｍｂ?Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，ＭＣＳ），質(zhì)子與原子核的庫倫散射，質(zhì)子與原子核的核反應(yīng)??（以下簡稱核反應(yīng)）以及韌致輻射。當質(zhì)子射入人體以后，首先會在行進路線上與??核外電子發(fā)生大量的非彈性庫倫散射。由于質(zhì)子的靜止質(zhì)量是電子的１８３６倍，??所以這一系列非彈性庫倫散射并不會讓質(zhì)子偏離運動軌跡太遠，也不會讓質(zhì)子損??失太多的能量，因此大部分質(zhì)子都幾乎是在沿直線運動，并且在淺層質(zhì)子并不會??在人體沉積太多的能量。當質(zhì)子運動到原子核附近的時候，便會和原子核發(fā)生彈??性庫倫散射。由于原子核的質(zhì)量與質(zhì)子接近或者遠大于質(zhì)子，會讓質(zhì)子偏離原來??的運行方向。因為原子核在整個原子中所占的體積非常小

１．５．?２主動掃描??單個質(zhì)子束在垂直于照射方向上的橫向劑量分布是一個二維高斯分布，如??圖１．４所示。臨床上用高斯分布的標準差Ｓｉｇｍａ來表示質(zhì)子束的束斑大小。兩個??質(zhì)子束在相隔小于一個Ｓｉｇｍａ的情況下，可以在兩點間疊加出一個平坦的劑量??分布。主動掃描式治療的過程是利用質(zhì)子束像鉛筆畫畫一樣對腫瘤進行掃描。首??先根據(jù)不同能量質(zhì)子布拉格峰的位置和寬度，把腫瘤按照等效水深度劃分成若干??層，每一層又可以根據(jù)質(zhì)子的束斑大小劃分成若干個點。每一層使用一個對應(yīng)能??量的質(zhì)子束對這一層上的每個點進行掃描。這樣一個腫瘤就被質(zhì)子筆形束逐層逐??點地掃描完。這種掃描方式又稱為筆形束掃描。圖１．５為主動掃描的示意圖。??２００?ＭｅＶ質(zhì)ｆ－筆形央劑Ｖ（分布閣?相對劑＿〇〇／〇??：丨：六：；：讓?－?９〇??？２０?■??：■建圓｜誦＿＿＿：國－?８〇??１°??０?５０?１００?１５０?２００?２５０??水深度（ｍｍ）??圖１．４使用ＴＯＰＡＳ模擬的一個束斑大小為５?ｍｍ的２００?ＭｅＶ質(zhì)子筆形束在水中??的劑量分布??主動掃描式治療頭的主要部件與磁鐵擺動擴展法類似，就是在質(zhì)子束流方??向上前后放置兩個二級磁鐵。這兩個二級磁鐵的磁場垂直于束流方向并且相互正??Ｕ??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]質(zhì)子調(diào)強放射治療計劃系統(tǒng)KylinRay-IMPT[J]. 吳宜燦,賈婧,曹瑞芬,胡麗琴,宋婧,宋鋼,何桃,趙錦波,江河,汪冬,汪暉,王永亮,金雛鳳,FDS團隊.  中國醫(yī)學物理學雜志. 2017(06)
[2]中國癌癥流行的國際比較[J]. 高婷,李超,梁鋅,鄭榮壽,邱亭林.  中國腫瘤. 2016(06)
[3]中國癌癥流行病學與防治研究現(xiàn)狀[J]. 曾紅梅,陳萬青.  化學進展. 2013(09)



本文編號：2949088