临床IMRT放射治疗的剂量验证及未均整射束的剂量学特性研究

发布时间：2017-03-26 12:04

  本文关键词：临床IMRT放射治疗的剂量验证及未均整射束的剂量学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：放射治疗是肿瘤治疗的重要手段之一，其孜孜以求的发展目标是更精确的射束控制、更好的疗效和更小的损伤。调强适形放射治疗（IMRT）是当前临床肿瘤精确放疗的主要技术方式。IMRT治疗中，因为多叶光栅（MLC）的使用及其较大的强度变化梯度，可能导致放疗的常规剂量计算出现较大误差。为了保证放射治疗的质量，更准确地计算IMRT中患者的剂量分布，本研究按照影响剂量分布的各个因素及其功能划分，建立了直线加速器治疗机头模型、照射环境模型和实际病人CT图像体素转换模型（Voxel Model）。并结合蒙特卡罗程序BEAMnrc和DOSXYZnrc对这些模型实现了模块化和组合计算，建立了针对性的剂量计算方法并实际模拟了临床IMRT多野照射情况下人体剂量分布。同时，通过模拟移除加速器均整过滤器模块，获得了未均整射束的剂量学特性，并与传统均整射束剂量学特性进行比较，探讨了未均整射束在放疗中可能的应用优势。本研究对推动肿瘤IMRT技术以及新型放疗手段的发展提供了理论计算的依据，为放射治疗临床使用、质量保证和质量控制提供参考意见和依据。本文的主要内容如下： 1.根据加速器厂家和医院提供的直线加速器机头的结构资料，利用蒙特卡罗程序模块化建立直线加速器机头的结构模型、照射环境模型、计算水模型及实际病人体素模型，计算了水模型中剂量分布，并与实际测量数据相比较，验证以上模型的准确性。 2.模拟计算了直线加速器中移除均整过滤器后的光子束剂量分布，分析了其剂量学特性，，并与均整射束剂量学特性进行了全方面的比较，阐述了其在放疗中应用的优势和前景。 3.实现CT图像向MC体素模型的转换，利用CT图像建立蒙特卡罗计算的实际病人模型，并且模拟临床IMRT治疗过程的多野照射，计算肿瘤靶区的剂量分布，得到等中心层面的等剂量曲线分布。同时模拟计算了均整和未均整射束IMRT治疗中病人体内的剂量分布。
【关键词】：放射治疗 蒙特卡罗方法 直线加速器 未均整射束 剂量计算
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R815
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-12
• 第一章 放射治疗概述与剂量计算简介12-18
• 1.1 肿瘤发展现状与放射治疗简介12-13
• 1.2 肿瘤放射治疗设备的发展概述13
• 1.3 剂量计算模式13-15
• 1.3.1 基于修正方法的剂量计算模式14-15
• 1.3.2 基于模型方法的剂量计算模式15
• 1.4 剂量计算中考虑的重要问题15-18
• 1.4.1 准确剂量计算在肿瘤放射治疗中的作用15-16
• 1.4.2 不均匀组织校正的重要性16
• 1.4.3 剂量计算中考虑的物理因素16-18
• 第二章 蒙特卡罗方法及其医学应用介绍18-26
• 2.1 蒙特卡罗方法概述18-19
• 2.2 蒙特卡罗模拟过程及其基础19-20
• 2.3 蒙特卡罗方法的优缺点20-21
• 2.4 蒙特卡罗方法在放射治疗中的应用21-22
• 2.5 放疗剂量计算中常用的蒙特卡罗软件22-25
• 2.5.1 一般常用软件简介22-23
• 2.5.2 本研究中使用的蒙卡软件23-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第三章 直线加速器模块化剂量计算模型26-42
• 3.1 模拟中所涉子程序模块功能及应用26-34
• 3.1.1 BEAMnrc 子程序26-29
• 3.1.2 BEAMDP 子程序29-30
• 3.1.3 DOSXYZnrc 子程序30-32
• 3.1.4 CTCREATE 子程序32-34
• 3.2 模块化建立直线加速器机头模型34-40
• 3.2.1 直线加速器机头的组成35-37
• 3.2.2 BEAMnrc 模拟直线加速器机头37-38
• 3.2.3 BEAMnrc 模拟参数设置38-40
• 3.3 照射环境模型建立40
• 3.4 体模模型建立40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 均整器对放疗光子束剂量学特性影响42-66
• 4.1 加速器中均整器的作用及组成42
• 4.2 未均整射束剂量学特性研究背景42-43
• 4.3 移除均整器模型建立及光子束剂量学特性计算43-46
• 4.3.1 模型的建立和参数的设定43-44
• 4.3.2 Monte-Carlo 剂量计算44-45
• 4.3.3 光子束剂量学特性45-46
• 4.3.4 实际剂量测量46
• 4.4 西门子直线加速器移除均整器后光子束剂量学特性46-65
• 4.4.1 蒙特卡罗参数调整46-47
• 4.4.2 两种射束注量分布比较47-51
• 4.4.3 两种射束光子能谱和角度分布比较51-54
• 4.4.4 三维剂量分布54-55
• 4.4.5 两种射束等剂量曲线分布比较55-56
• 4.4.6 深度剂量分布56-59
• 4.4.7 离轴比剂量分布59-61
• 4.4.8 总散射校正因子61-64
• 4.4.9 中心轴和离轴的剂量率变化64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 患者体内剂量分布的蒙特卡罗计算66-76
• 5.1 实际病人体内剂量准确计算的重要性66-67
• 5.2 实际患者体素模型建立67-72
• 5.2.1 CTCREATE 程序的介绍及功能应用67
• 5.2.2 由 CT 图像数据建立人体几何模型67-68
• 5.2.3 X 射线衰减系数与 CT 值曲线的建立68
• 5.2.4 CT 值值域划分68-70
• 5.2.5 CT 图像转换为 MC 输入70-71
• 5.2.6 人体内剂量分布的计算71-72
• 5.3 实际患者体内剂量分布及均整与未均整射束剂量分布比较72-74
• 5.3.1 CT 图像转换为 MC 输入模型72-73
• 5.3.2 小射野射束在病人体内的剂量分布73-74
• 5.3.3 大射野射束在病人体内的剂量分布74
• 5.4 本章小结74-76
• 第六章 结论与展望76-79
• 6.1 结论76-77
• 6.2 展望77-79
• 参考文献79-84
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文84-85
• 致谢85-86

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李贤富,谭榜宪,周进伟;BJ-6B加速器均整不到位应急处理方案研究[J];中国医学装备;2005年05期

2 崔援朝,李建欣,李泳;2100C/D加速器射束伺服和监测电路原理及故障分析[J];医疗卫生装备;2004年10期

3 ;“射”到血止[J];医学文选;1994年02期

4 吕庆文，李树祥，吕洪文;对三维体数据“拍X光”的技术[J];生物医学工程学杂志;1996年03期

5 吕庆文,李树祥,李光明;头部等中心放射治疗中平均照射深度的快速计算[J];解放军医学情报;1995年05期

6 王龙发;BJ—6B医用电子直线加速器工控机故障处理[J];医疗装备;2000年09期

7 王捷,皮正超;全肝移动条野楔形板补偿的切线对穿照射[J];中华放射肿瘤学杂志;1993年02期

8 潘久萍,黄卫东,刘少泽;平坦度故障分析及处理[J];现代医学仪器与应用;2000年04期

9 郑钧正 ,卢正福;患者防护的技术因素和物理因素 Ⅰ[J];国外医学.临床放射学分册;1985年05期

10 钟鹤立,涂青松,雷明军;对国标《医用电子加速器性能和试验方法(草案定稿)》中“射野均整区域”规定的探讨[J];中国医学物理学杂志;1998年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 汪俊;邹炼;侯氢;;调强放疗中基于束眼观剂量的射束方向优化方法研究[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年

2 林辉;李国丽;周金斌;景佳;吴宜灿;吴爱东;;Varian 2300C医用直线加速器蒙特卡罗模拟参数的优化[A];第十三届全国核物理大会暨第八届会员代表大会论文摘要集[C];2007年

3 高凯;;X线射束“硬化”对表面剂量和图像质量影响的研究[A];中华医学会第十三届全国放射学大会论文汇编（下册）[C];2006年

4 杨勇;张圆月;张从华;苏红雨;郑永明;张友德;邹绪春;;三维射束分析技术研究[A];2007第六届全国放射肿瘤学学术年会论文集[C];2007年

5 张春光;岑和庆;曾达夫;;单光子直线加速器注入电流变化对射野的对称性的影响[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年

6 穆向魁;李家敏;于金明;尹勇;田盈;刘同海;蔡伟明;;质子放射治疗与光子调强治疗颈段食道癌剂量计划对比研究[A];2007第六届全国放射肿瘤学学术年会论文集[C];2007年

7 王彬冰;狄小云;陈维军;侯氢;;基于遗传算法的三维适形放疗射野入射角度最优化的研究[A];2007年浙江省放射肿瘤治疗学学术年会暨肿瘤放射治疗规范和新进展学习班论文汇编[C];2007年

8 李炬;;线阵高能工业CT研制进展[A];中国工程物理研究院科技年报(2009年版)[C];2010年

9 陈兴旺;张文清;刘康锋;;颈髓半切综合症鉴定1例[A];全国第七次法医学术交流会论文摘要集[C];2004年

10 刘振云;;利用手动MLC实现IMRT的探讨[A];第七届全国医用加速器学术交流会论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 李大光;定向能武器[N];战士报;2003年

2 记者 张孟军;三大太空创新项目挑战全美月[N];科技日报;2005年

3 华哥 编译;小型自动停车管理系统[N];电子报;2004年

4 ;新卫星时代：便携的宽带[N];网络世界;2005年

5 刘增良　山民　本报记者　张锋;反导电磁“墙”能挡住导弹吗[N];解放军报;2004年

6 ;加工烟品包装材料的方法和装置[N];中国包装报;2005年

7 欧阳虹;联想启天左右逢源[N];中华工商时报;2004年

8 张健;新概念火力战不同凡响[N];中国国防报;2003年

9 刘达;小儿眼癌的化疗新方案[N];中国医药报;2004年

10 上海 张磊;浅谈变频器的电气试验与测试仪表（四）[N];电子报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 骆华亭;整脊手法暨脊柱三维定椎旋转均整法治疗腰痛的临床疗效观察[D];广州中医药大学;2009年

2 何拥军;快速反投影与变换方法CT图象重建[D];北京邮电学院;1993年

3 陈凌;小波束域波场的分解、传播及在地震偏移成像中的应用[D];中国地震局地球物理研究所;2002年

4 王弘刚;调制型虚阴极振荡器的研究[D];国防科学技术大学;2004年

5 罗海;CT图像重建及运动伪影校正方法研究[D];中国科学技术大学;2011年

6 杨词慧;肺癌放疗实时肿瘤运动跟踪与补偿技术研究[D];华中科技大学;2011年

7 陈永军;AO 0235+164 的VLBI观测及多波段研究[D];中国科学院上海天文台;1999年

8 李建东;放射治疗计划系统关键技术研究[D];东北大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈勇;临床IMRT放射治疗的剂量验证及未均整射束的剂量学特性研究[D];苏州大学;2012年

2 吕健;基于笔射束核阵列的三维适形放射治疗剂量计算方法研究[D];南方医科大学;2011年

3 叶侠娟;CT射束硬化校正算法研究[D];西北大学;2003年

4 孙磊;G3系列射波刀治疗特点的初步研究[D];清华大学;2010年

5 王文彬;仿真X射线谱及双能峰模型研究[D];首都师范大学;2007年

6 吕利翎;关于三岛由纪夫《金阁寺》之“美”的世界[D];南京师范大学;2007年

7 李丹;工业CT图像杯状伪影校正方法研究[D];重庆大学;2012年

8 彭海波;一种三维放射治疗计划系统的研究与设计[D];电子科技大学;2010年

9 邹炼;IGRT涉及的一些图像配准算法和剂量重建算法的研究[D];四川大学;2007年

10 曹明勇;双种群遗传算法优化射野方向与权重的研究[D];南方医科大学;2009年

  本文关键词：临床IMRT放射治疗的剂量验证及未均整射束的剂量学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：268758