IMRT逆向计划中的混合多目标梯度算法研究

发布时间：2020-06-24 14:58

【摘要】： 优化算法作为放射治疗计划系统的核心模块之一,一直以来备受关注,寻求快速高精度的优化算法对于发展调强放疗逆向计划系统具有重要意义。 本论文针对放射治疗逆向计划中靶区、正常组织、危及器官优化过程的多目标特性,在对多目标优化理论和方法、剂量计算、智能算法等进行研究的基础上,开展调强放射治疗中逆向计划过程多目标优化算法的研究,为精确放疗计划系统提供多目标优化的逆向计划模块。 本论文将多目标遗传算法与梯度算法的进化策略有机结合,构造一种混合多目标梯度算法,该算法对每一种群使用梯度算法求解下一代新群体,采用实数运算。测试函数地分析验证了算法的有效性,并将其应用于IMRT逆向计划过程:通过水模中的测试算例,使用基于平均剂量分布的目标函数,得出强度分布。与其他优化算法的比较结果表明,该混合多目标梯度算法可节省大量计算时间,且具有较高的计算精度,能够满足实际应用的要求。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：R730.55
【图文】：

治疗的新技术体形态是不规则的，且通常与周围正常组织相互交线只照射肿瘤，而周围正常组织完全不受照射，目 20 世纪 90 年代开始，各种放疗新技术不断涌现，定向放射治疗（Stereotactic RadioSurgery,SRS）：放射治疗是利用立体成像技术对病灶实施精确定位多角度聚照病灶区。每条射线都是小剂量的，但病照射，这样能达到既摧毁病灶又不损伤周围正常组明显缩短。常见的 X-刀和 γ-刀（原动力来自 X 射向放射治疗，X-刀[5]和 γ-刀[6]在治疗原理上是完全疗颅内小于 30 毫米的实体瘤，尤其是良性肿瘤和功形。我国上个世纪 90 年代初引进立体定向放射治疗医院都拥有 X-刀、γ-刀或其他立体定向放射治疗

图 1- 2 SMLC 和 DMLC目前国际上已有数家公司正在研制和开发各种 IMRT 系统，而真正进入的有美国 NOMOS 公司的 Peacock 系统和 Scanditronix MM50 回旋加速器为昂贵的价格和一些硬件条件的限制，我国的临床放射治疗还难以普RT 技术。目前，研究和开发能够为广大医院接受的新型 IMRT 系统成为研究的热点。．2．2 逆向计划系统在放射治疗计划系统中，有正向计划系统（Forward Planning System）和计划系统（Inverse Planning System）两大类。早期的治疗计划采用正向计划系统，计划者选择诸项参数，由计算机进量分布计算，剂量计算结果与计划需求有偏差时，计划者再选择修改参数是一个反复试误(try and error)的过程，若没有找到合适的方案就要一直进去，因此正向计划非常耗时，且难以获得完全合适的方案，达到满意的治果。

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本文编号：2728014