劑量引導(dǎo)放射治療中三維劑量重建方法研究.pdf

1、劑量引導(dǎo)放射治療是通過在分次治療間或分次治療中監(jiān)測腫瘤和周圍正常組織實際接受劑量偏差，及時修正放療計劃，從而保證治療劑量與計劃劑量精確吻合的前沿性放療技術(shù)。三維劑量重建方法是劑量引導(dǎo)放療實現(xiàn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，而目前三維劑量重建方法存在計算速度慢、精度低難以滿足臨床要求等問題，導(dǎo)致劑量引導(dǎo)放療難以在臨床得到推廣應(yīng)用。本文對劑量引導(dǎo)放療中三維劑量重建方法進行了深入研究，以解決上述問題并達到提高劑量引導(dǎo)放療臨床實用性的目的。
　　根據(jù)廣泛調(diào)

2、研，本文首先對基于非晶硅電子射野影像裝置(EPID)的射野劑量刻度方法進行了系統(tǒng)性研究。在充分研究非晶硅EPID劑量響應(yīng)特性的基礎(chǔ)上發(fā)展了基于修正因子庫的快速劑量刻度方法，修正了偽影效應(yīng)、射野大小、模體厚度和離軸位置對非晶硅EPID劑量刻度的影響。通過多種臨床照射野測試，結(jié)果表明該方法可以在毫秒時間內(nèi)實現(xiàn)EPID影像到射野劑量的精確轉(zhuǎn)換，劑量刻度平均誤差在1.5％以內(nèi)，為三維劑量重建方法的實現(xiàn)提供必要的基礎(chǔ)。
　　其次，在課題組原

3、有劑量反演模型的基礎(chǔ)上，發(fā)展了基于蒙特卡羅有限筆形束劑量計算引擎(MCFSPB)和迭代算法相結(jié)合的快速三維劑量重建方法，并對快速迭代算法涉及到的關(guān)鍵步驟進行了詳細研究。通過規(guī)則野和兩例臨床調(diào)強病例進行測試，結(jié)果表明在保證原有劑量反演模型精度的前提下將強度反演時間縮短到3-4s，提速約50倍，極大提高了該三維劑量重建方法的臨床實用性。
　　最后，為解決現(xiàn)有三維劑量重建方法對劑量計算引擎和射野劑量刻度方法精確性的依賴，提高三維劑量重建

4、方法在非均勻模體（如人體）中的精度和穩(wěn)定性，探索發(fā)展了基于射野灰度影像的直接反投影三維劑量重建方法。該方法根據(jù)原射線強度遵從指數(shù)衰減定律的特性，通過射線反投影方法由EPID測量面原射線強-度分布反推射線入射模體前的強度分布。其中，在原射線提取和反投影計算過程中所用散射核和衰減系數(shù)考慮了不同模體厚度和離軸位置的散射和能譜變化效應(yīng)的影響，均經(jīng)過大量的實驗測量擬合計算得到。采用均勻模體、輻射仿真人體模型和臨床調(diào)強病例對直接反投影三維劑量重建方