重离子精确笔形束模型及其在治疗计划中的应用研究

发布时间：2021-12-31 20:28

　　重离子束由于具有物理学和生物学上的优势,被誉为是二十一世纪最理想的放射治疗用射线,被称作治疗恶性肿瘤的一大“利器”。在重离子放射治疗中,利用主动式点扫描束流配送系统实施照射,在靶区具有较高的适形程度,且易于实现粒子束调强放射治疗,是重离子治疗发展的一大趋势。在该束流配送系统下,利用扫描磁铁以及通过加速器主动变能或射程移位器被动变能的方式对束流进行引导,使之能够精准地照射到靶区内的指定位置。而单个束流的剂量计算精确性尤为重要,它直接影响了空间内总剂量的计算,最终影响到整个放射治疗的疗效。在粒子束放射治疗中通常采用笔形束来实施照射治疗。在很多初级版本的治疗计划系统（TPS）中,二维的单一高斯模型常常被用来描述笔形束的横向剂量分布。研究表明单一高斯模型并不能充分描述笔形束中的次级粒子,尤其是位于离轴较远处的低剂量包络。这些低剂量包络主要由束流经过多重库伦散射的粒子和与介质发生核相互作用产生的次级粒子组成,其剂量非常低,大约在中心剂量的10^-3以下。研究表明,在描述单个笔形束的低剂量包络时,即使是很微小的偏差也会在所有笔形束叠加后对临床治疗累积产生较为显著的剂量误差。然而... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

X射线、光子与碳离子束的深度剂量分布（左）和不同能量及强度碳离子束Bragg曲

Bragg峰的加宽。对于重离子而言，这种歧离效应相对其绝对射程而言非常小，大约为其射程的0.3%。除此之外，重离子束在贯穿靶物质期间多重库仑散射导致的离子横向散射也非常小。图1.2所示的是光子、质子和碳离子束随入射深度的横向散射变化[24]。图 1.2 不同射线横向散射的比较Figure 1.2 Comparison of transverse scattering of different rays.

第一章 绪论的放射生物学特性学效应（relative biological effectiveness, RBE）应是比较不同射线产生的生物学效应的一个直学效应（生物学终点），参考辐射物理吸收剂量[25–27]。其评价标准一般以 10%细胞存活作为射，粒子辐射作为被检测辐射，如图 1.3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
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[2]重离子治癌笔形束精确模型的研究进展[J]. 张晖,戴中颖,刘新国,陈卫强,李强.  原子核物理评论. 2018(01)
[3]不同剂量算法在宫颈癌术后IMRT计划设计中的剂量学分析[J]. 牛瑞军,张晖,刘志强,程品晶,高力英,赵林,郭晴,陶发利,欧阳水根.  中国医学物理学杂志. 2018(02)
[4]大分割碳离子放射治疗中相对生物学效应与剂量依赖关系的研究[J]. 戴天缘,李强,陈卫强,刘新国,戴中颖.  原子核物理评论. 2017(04)
[5]HIRFL装置主动式点扫描束流配送系统的Monte Carlo模拟优化[J]. 闫渊林,刘新国,付廷岩,戴中颖,马圆圆,黄齐艳,贺鹏博,申国盛,李强.  原子核物理评论. 2016(01)
[6]基于蒙特卡罗算法的肿瘤放射治疗计划系统的研究进展[J]. 傅玉川,唐斌,李平.  华西医学. 2010(12)
[7]IMP重离子治癌中的剂量计算方法[J]. 刘新国,李强,戴中颖.  原子核物理评论. 2009(01)
[8]中国科学院近代物理研究所重离子束治癌进展[J]. 肖国青,张红,李强,宋明涛,詹文龙.  原子核物理评论. 2007(02)

博士论文
[1]灵活调控笔形束参数的点扫描照射新方法研究[D]. 闫渊林.中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) 2016
[2]调强放射治疗中的优化技术研究[D]. 李永杰.电子科技大学 2004

硕士论文
[1]基于DAO算法的重离子放射治疗技术的相关研究[D]. 姬腾飞.中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) 2017
[2]基于蒙特卡罗的调强放疗笔形束剂量计算系统研发[D]. 肖期德.湖南大学 2016
[3]重离子治疗中剂量学相关问题的蒙特卡罗模拟研究[D]. 黄齐艳.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014



本文编号：3560921