發(fā)布時間：2022-01-19 02:26

　　放射治療是目前治療腫瘤的主要手段之一,放射治療過程的核心部分是治療計劃系統(tǒng)的應(yīng)用。劑量計算是治療計劃系統(tǒng)中的關(guān)鍵,其準確性直接影響到患者治療,進而影響患者健康。本論文的研究目的是開發(fā)一套具有精度和速度優(yōu)勢的光子劑量計算程序,并以治療計劃系統(tǒng)DeepPlan為平臺驗證其用于臨床的可行性�；谘芯磕康�,本課題主要進行了以下兩個任務(wù):（1）改進的筒串卷積積分疊加（CCK）算法的光子劑量計算程序開發(fā)與準確性驗證:基于C++環(huán)境實現(xiàn)GPU加速的光線追蹤算法計算比釋總能,利用蒙特卡洛軟件EGSnrc計算能量沉積積分核,以卷積疊加方式計算劑量。引入計算掩模、自適應(yīng)劑量插值等方式對劑量計算過程進行加速并測試加速效果。最后依據(jù)YY 0775號國標報告中的例題,驗證光子劑量計算程序的準確性。（2）結(jié)合DeepPlan驗證劑量計算的臨床準確性:將光子劑量計算程序集成于DeepPlan中,依據(jù)YY/T 0889號國標報告中的計劃例題驗證臨床計算的準確性。臨床劑量分布準確性驗證選取Pinnacle計劃系統(tǒng)設(shè)計的前列腺腫瘤患者9例、胸部腫瘤患者15例和頭頸部患者5例,比較相同放療計劃下的DeepPlan和Pinn... 

【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)】：67 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１現(xiàn)代放射治療過程及其質(zhì)量保證和質(zhì)置控制（胡逸民１９９９）??現(xiàn)代放射治療主要包括獲取射束數(shù)據(jù)、錄入病人數(shù)據(jù)、勾勒靶區(qū)、設(shè)計并評??估治療方案、輸入治療計劃、放療實施（由放療設(shè)備完成）等環(huán)節(jié)（胡逸民１９９９）

。在??患者治療過程中，治療計劃設(shè)定時形成的錯誤數(shù)據(jù)、劑量計算技術(shù)缺陷、數(shù)據(jù)錄??入誤差等均會影響到病人的臨床治療效果，因此放射治療相關(guān)工作者必需獲得放??射醫(yī)師或物理師證才能參與相關(guān)臨床工作（李建東２００９）。??在執(zhí)行放射治療計劃前，需要先準確定位待照射部位（病灶）。同時為在癌??細胞消滅數(shù)量最大化前提下保證盡可能少地損害未病變的組織、器官，需要不斷??依據(jù)分階段照射后的患者體內(nèi)劑量報告，修正后續(xù)的放射治療方案（田捷等??２００１?）。放射治療計劃系統(tǒng)的基本組成部分及工作流程如圖１．２所示。??圖像輸入??？圖像處理??？組織和ＲＯＩ輪廓提取??？三維體數(shù)據(jù)重建????１?＾［ＺＺＺＺ１??計劃輸出?？??計劃評估?——?劑量計算?＾?計劃設(shè)計和修改???Ｉ???患者治療??圖１．２常用ＴＰＳ系統(tǒng)組成和工作流程框圖??治療計劃系統(tǒng)的主要工作流程如下，首先在計劃制定之前錄入將病人ＣＴ圖??像數(shù)據(jù)錄入治療計劃系統(tǒng)，獲取病人的靶區(qū)及其周圍組織及重要器官信息數(shù)據(jù)，??結(jié)合ＣＴ值與密度轉(zhuǎn)換表得到ＣＴ中的密度信息，實現(xiàn)患者模型的搭建。根據(jù)得??到的患者模型與靶區(qū)位置設(shè)計治療方案，設(shè)定的內(nèi)容包括設(shè)定子野射束強度與照??射方向、選擇射線能量等。然后根據(jù)設(shè)定的治療計劃進行劑量計算，以彩色劑量??圖、ＤＶＨ圖和具體器官劑量列表的形式產(chǎn)生劑量報告，根據(jù)劑量報告結(jié)果評估??衡量治療方案，如果該計劃滿足臨床要求則可以依據(jù)該計劃對患者進行放射治療，??反之計劃不滿足則重新修改計劃直到滿足臨床要求（王玉２０１３）。??ＴＰＳ治療計劃的設(shè)計具有兩種設(shè)計方式，分別為正向設(shè)計（Ｆｏｒｗａｒｄ?Ｐｌａｎｎｉｎｇ）

＝ｉ－＼??最終得到基于ＣＣＫ的筒串卷積疊加劑量算法公式（Ｌｕ?ｅｔ?ａｌ．?２００５）：??Ｄｉ＝?—?（Ａ）?＋?—?Ｘ?Ｔｊ?＼＿ｃ＇ｊ?￣?ｃ＜＇ｊ＋ｉ?］?（２．６６）??Ｐｉ?Ｐｉ?ｊ＝ｉ－＼??結(jié)合ＴＥＲＭＡ計算公式（２．２）和通過ＥＧＳｎｒｃ模擬得到的ｋｅｒｎｅｌ，并據(jù)公式（２．３８）??和公式（２．６３）對擬合完成的ｋｅｒｎｅｌ進行兩次積分得到的ＣＣＫ形式下的能量沉積??核，基于公式（２．６６）使用Ｃ＋＋編寫實現(xiàn)基于ＣＣＫ的光子劑量計算程序，ＣＣＫ程??序結(jié)構(gòu)如圖２．１所示。?????＇??參數(shù)輸入－??????Ｊ－Ｈ?＾數(shù)據(jù)讀取預＾???？?￣＾處理模塊－?＜??讀取?ＣＣＫ?表一?＾￣?乂???／?了??＼?ｉ?ＴＥＲＭＡ?！??［?ＴＥＲＭＡ?＾?ｒ?＾加速模塊ｊ??｜??ｊ?＾＾劑量計算加?＾??劑量計兌．???（?速模塊（??＿＿＿ＶＸ??結(jié)果輸出ｊ??圖２．?１?ＣＣＫ光子劑量計算程序的模塊以及工作流程圖??基于筒串卷積模型的ＣＣＫ算法對劑量計算網(wǎng)格十分敏感，劑量計算網(wǎng)格出??現(xiàn)的任意細小波動，能夠顯著干擾到計算的精度與速度。劑量計算網(wǎng)格的大小決??定劑量計算的分辨率，過高的分辨率會導致劑量計算引擎產(chǎn)生運行內(nèi)存問題，將??嚴重影響劑量計算時間，反之過低的分辨率會損失部分重要區(qū)域的劑量，如高密??度梯度區(qū)域和原射線光子高通量梯度區(qū)域會因過低的劑量計算網(wǎng)格而被忽略，嚴??重影響劑量計算的精度。全空間網(wǎng)格的劑量計算總時間與分辨率的４／３次方成正??比，與ｋｅｒｎｅｌ分布中的角度個數(shù)成正比，相關(guān)性見式（２．６７）所示

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]放射治療計劃中光子束劑量計算及可視化技術(shù)的研究[D]. 宋威.南京航空航天大學 2010
[3]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[D]. 鄭華慶.蘭州大學 2009
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本文編號：3596040