IMRT多目标逆向计划系统平台的设计及可行性研究
发布时间：2020-06-03 22:50
【摘要】： 调强放射治疗(Intensity Modulated Radiation Therapy IMRT)是一种先进的三维适形放射治疗技术,它的出现给放射肿瘤学带来了一次重大变革。 调强放疗逆向计划系统可以根据计划制定者设定的目标,利用优化算法自动寻找最优的入射角度、布野方式和强度分布,使计划的制定过程自动化。在项目组前期在调强放疗的剂量计算、多目标优化方法等关键问题研究的基础上,本论文针对IMRT多目标逆向计划系统进行设计、开发,为项目组后期的研究工作提供平台支持。 论文的主要工作有: (1)对系统涉及的多种优化算法、剂量计算方法进行了研究,对不同算法间的接口数据、文件格式进行了定义; (2)对系统进行了坐标定义,使不同剂量计算程序集成到系统时有章可循; (3)对系统的逆向计划过程进行了流程定义,该流程根据剂量计算的特点,避免了优化过程中重复调用剂量计算程序,大大节省了优化时间; (4)对设计的多目标逆向计划系统的各功能模块进行了阐述; (5)通过具体算例验证了系统的可行性。 论文的研究工作得到国家自然基金(60872112)、浙江省自然基金项目(Z207588)的共同资助。
【图文】：
随着多叶准直器（Multileaf Collimator，MLC）和计算机控制系统的建发展，为调强放射治疗的发展提供了硬件支持和保证[9]。1982 年，Brahme 等采用挡块形板实现了一维调强，获得了均匀的环形剂量分布[10]。1988 年，Brahme 在其论文中提出了逆向计划优化调强照射束，从而为 IMRT 的普及和推广提供了软件上的支持[11]，，调强放射治疗进入了一个飞速发展的阶段。1989 年，Webb 首次将模拟退火算法引向计划优化中[12]。1990 年，Bortfeld 等将快速梯度算法引入到逆向优化中[13]。1994 年，tfeld 和 Boyer 实现了世界上第一个 IMRT 系统，同年 Nomos 公司利用 MIMIC 准直器和退火算法开发出第一个商用的调强放射治疗逆向计划系统[11,14~15]。之后，，RIAN,SIEMENS,CMS 和 TOPSLANE 等公司相继推出了各具特色的 IMRT 放疗计划系目前，IMRT 已经进入了一个飞速发展的时期。3 调强放射治疗的逆向计划放射治疗计划分为正向和逆向两种，正向计划和逆向计划的对比如图 1-1 所示。
图 1-2 静态调强方式和动态调强方式的示意图1.2.5 调强放射治疗计划系统的国内外研究现状及关键技术（1）研究现状目前国际上多家科研机构、高校等单位对调强放射治疗计划系统进入了较为深入的研究。如美国的Stanford University、University of Washington、Memorial Sloan Kettering CanceCenter、William Beaumont Hospital，英国的Royal Marsden NHS Trust，德国的Heiderburg大学、Turbingen大学，都不断在调强放射治疗领域做出一些前沿性的研究成果。世界上一些著名的放射治疗领域的商业厂家也不断推出他们最新的软、硬件产品，如Varian, NOMOSSiemens Medical, ELEKTA,MED-TEC等。在国内，目前从事调强放射治疗究的单位不是很多，主要有北京大恒医疗设备有限公司、成都拓能新技术有限责任公司、中科院等离子体所、东南大学影像科学与技术实验室依托北京医疗器械研究所成立的国家医用加速器工程技术研究中心、南京大学电子科学与
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R730.55
本文编号：2695515
【图文】：
随着多叶准直器（Multileaf Collimator，MLC）和计算机控制系统的建发展，为调强放射治疗的发展提供了硬件支持和保证[9]。1982 年，Brahme 等采用挡块形板实现了一维调强，获得了均匀的环形剂量分布[10]。1988 年，Brahme 在其论文中提出了逆向计划优化调强照射束，从而为 IMRT 的普及和推广提供了软件上的支持[11]，，调强放射治疗进入了一个飞速发展的阶段。1989 年，Webb 首次将模拟退火算法引向计划优化中[12]。1990 年，Bortfeld 等将快速梯度算法引入到逆向优化中[13]。1994 年，tfeld 和 Boyer 实现了世界上第一个 IMRT 系统，同年 Nomos 公司利用 MIMIC 准直器和退火算法开发出第一个商用的调强放射治疗逆向计划系统[11,14~15]。之后，，RIAN,SIEMENS,CMS 和 TOPSLANE 等公司相继推出了各具特色的 IMRT 放疗计划系目前，IMRT 已经进入了一个飞速发展的时期。3 调强放射治疗的逆向计划放射治疗计划分为正向和逆向两种，正向计划和逆向计划的对比如图 1-1 所示。
图 1-2 静态调强方式和动态调强方式的示意图1.2.5 调强放射治疗计划系统的国内外研究现状及关键技术（1）研究现状目前国际上多家科研机构、高校等单位对调强放射治疗计划系统进入了较为深入的研究。如美国的Stanford University、University of Washington、Memorial Sloan Kettering CanceCenter、William Beaumont Hospital，英国的Royal Marsden NHS Trust，德国的Heiderburg大学、Turbingen大学，都不断在调强放射治疗领域做出一些前沿性的研究成果。世界上一些著名的放射治疗领域的商业厂家也不断推出他们最新的软、硬件产品，如Varian, NOMOSSiemens Medical, ELEKTA,MED-TEC等。在国内，目前从事调强放射治疗究的单位不是很多，主要有北京大恒医疗设备有限公司、成都拓能新技术有限责任公司、中科院等离子体所、东南大学影像科学与技术实验室依托北京医疗器械研究所成立的国家医用加速器工程技术研究中心、南京大学电子科学与
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R730.55
【参考文献】
相关期刊论文 前6条
1 李国丽;宋钢;吴宜灿;;放疗逆向计划中的混合多目标优化算法研究[J];核技术;2007年03期
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3 王雪梅，王义和;模拟退火算法与遗传算法的结合[J];计算机学报;1997年04期
4 吴宜灿;李国丽;陶声祥;吴爱东;孔令玲;刘伯学;林大全;陈义学;宋钢;赵攀;林辉;陈朝斌;黄群英;吴李军;;精确放射治疗系统ARTS的研究与发展[J];中国医学物理学杂志;2005年06期
5 李国丽;周金斌;林辉;景佳;吴爱东;;基于Monte Carlo模拟的快速有限笔束算法研究[J];中国科学技术大学学报;2009年05期
6 陶磊;李国丽;林辉;景佳;吴爱东;黄家兵;周金斌;;IMRT中快速有限笔束算法的比较研究[J];中国科学技术大学学报;2010年05期
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1 周金斌;基于Monte Carlo模拟的矩阵模型fsPB算法研究[D];合肥工业大学;2008年
2 杨铸;Monte Carlo模拟平滑技术及矩阵模型FsPB中的剂量修正算法研究[D];合肥工业大学;2009年
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本文编号：2695515
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