基于EPID建立调强三维剂量验证物理模型及临床应用研究

发布时间：2017-07-06 04:03

  本文关键词：基于EPID建立调强三维剂量验证物理模型及临床应用研究

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【摘要】：基于均匀体模的剂量验证并不能完全反映患者解剖结构中调强放射治疗计划的执行剂量偏差。电子射野影像系统(Electronic Portal Imaging Device,EPID)具有高分辨率、无角度响应影响及测量简单的优点,已广泛地应用于临床治疗剂量验证。本课题中将使用EPID三维剂量验证系统,研究基于EPID的调强治疗三维剂量验证的准确性,并进行临床应用的初步研究。包括以下内容:1)分析EPID的剂量学特性及机械位置偏差;2)采集不同大小方野的EPID图像,建立验证系统的剂量验证物理模型,并确定物理模型的各项参数;3)在均匀模体中,比较EPID验证结果、电离室测量结果及治疗计划的点剂量差异;在均匀和非均匀模体中,使用Gamma评估方法,分别比较EPID验证结果、胶片测量结果以及治疗计划结果的Gamma通过率;测试了EPID三维剂量验证系统物理模型的准确性。4)对不同部位肿瘤患者(头颈部10例,胸部11例,腹盆部10例),基于EPID进行调强放疗计划三维剂量验证,分析相应的Gamma(5%/3mm)、(3%/3mm)、(2%/2mm)通过率及各临床靶区、危及器官的剂量执行偏差。研究结果表明:1)EPID探测器的测量重复性及剂量线性误差均好于1%;2)建立了EPID三维剂量验证系统的物理模型和使用的各项模型参数;3)在均匀模体中,比较EPID验证结果和电离室测量结果以及治疗计划系统计算结果,对于规则方野及其组合野来说,点剂量的平均偏差小于0.5%,对于调强放射治疗计划来说,中心点的剂量平均偏差小于2%;在均匀或非均匀模体中,通过测试计划比较了EPID验证结果与胶片测量的平面剂量结果、EPID验证结果与治疗计划系统计算结果的差异,其平面和三维剂量的Gamma(5%/3mm)、(3%/3mm)平均通过率均95%;4)应用EPID进行调强治疗的临床三维剂量验证,其Gamma(5%/3mm)、(3%/3mm)、(2%/2mm)通过率分别为98.16%、98.26%、99.56%,94.14%、94.98%、97.80%及79.94%、81.32%、87.96%,并给出了治疗靶区D98、D95、Dmean以及各危及器官的执行剂量偏差。论文对基于EPID的三维剂量验证系统进行了剂量学的验证,并基于EPID进行了调强放射治疗三维剂量验证的临床初步研究。研究结果表明,基于EPID的三维剂量验证方法准确可靠,能为临床治疗的剂量验证提供一种更简便的技术手段,并提供更充分的剂量验证信息和数据。
【关键词】：调强放射治疗 电子射野影像装置 三维剂量验证 物理模型
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R730.55
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 调强放射治疗剂量验证的主要方法和使用工具9-12
• 1.2 电子射野影像装置（EPIDS）的结构与分类12-13
• 1.3 基于EPID的调强放射治疗剂量验证的研究现状13-15
• 1.4 论文的研究目的和主要内容15-16
• 第2章 EPID的特性研究16-28
• 2.1 结构介绍16-17
• 2.2 本底采集与探测器的一致性校准17-18
• 2.3 剂量学特性研究18-20
• 2.3.1 本底测量结果的稳定性19
• 2.3.2 剂量重复性19
• 2.3.3 剂量学线性19-20
• 2.3.4 剂量率对EPID采集图像像素的影响20
• 2.4 EPID机械位置相对偏差的测量20-21
• 2.4.1 在固定零度机架角度下的机械位置相对偏差20-21
• 2.4.2 在不同机架角度下的机械位置相对偏差21
• 2.5 结果21-27
• 2.5.1 EPID本底测量的稳定性21-22
• 2.5.2 剂量重复性22-23
• 2.5.3 剂量学线性23-24
• 2.5.4 剂量率对EPID采集图像像素的影响24-25
• 2.5.5 EPID机械位置相对偏差的分析结果25-27
• 2.6 小结27-28
• 第3章 EPID的调强放射治疗三维剂量验证系统物理建模28-40
• 3.1 基于EPID调强放疗治疗前三维剂量验证物理模型的简介28-30
• 3.2 建立三维剂量验证物理模型30-34
• 3.2.1 三维水箱的采集数据30-31
• 3.2.2 EPID数据采集31
• 3.2.3 点剂量的测量31-32
• 3.2.4 数据导入和比较32
• 3.2.5 参数调整32-34
• 3.3 结果与讨论34-37
• 3.3.1 设置的物理模型参数34
• 3.3.2 离轴比OAR曲线比较结果34-35
• 3.3.3 射野总散因子Sc,p因子比较结果35-36
• 3.3.4 百分深度剂量PDD比较结果36-37
• 3.4 讨论37-39
• 3.5 小结39-40
• 第4章 基于EPID调强放射治疗三维剂量验证的物理模型验证40-53
• 4.1 材料与方法40-45
• 4.1.1 测量模体和CT扫描40-41
• 4.1.2 治疗计划系统与执行过程41
• 4.1.3 测量工具41
• 4.1.4 分析方法41-44
• 4.1.5 在均匀体模中的点剂量验证44
• 4.1.6 平面剂量验证44-45
• 4.1.7 三维剂量验证45
• 4.2 测量结果45-51
• 4.2.1 在均匀体模中的点剂量验证结果45-47
• 4.2.2 在均匀体模中的平面剂量的验证结果47-48
• 4.2.3 非均匀模体中的剂量验证结果48-51
• 4.3 讨论51-52
• 4.4 小结52-53
• 第5章 基于EPID的调强放射治疗三维剂量验证的临床应用53-72
• 5.1 材料与方法53-54
• 5.1.1 患者治疗计划及测量准备53
• 5.1.2 治疗计划测量与结果分析53-54
• 5.2 结果54-69
• 5.2.1 Gamma计算结果54-57
• 5.2.2 NPC患者计划验证的剂量体积分析结果57-62
• 5.2.3 胸部计划验证的剂量体积分析结果62-65
• 5.2.4 直肠癌（REC）计划验证的剂量体积分析结果65-69
• 5.3 讨论69-71
• 5.4 小结71-72
• 第6章 总结与展望72-74
• 6.1 研究与总结72-73
• 6.2 需进一步开展的工作73-74
• 参考文献74-79
• 致谢79-81
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果81

【参考文献】

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本文编号：524618