基于Monte Carlo模拟的矩阵模型fsPB算法研究

发布时间：2023-02-28 21:18

　　剂量计算是放射治疗计划系统(TPS,Treatment Planning System)的核心模块,其计算精度直接影响放射物理师制定治疗计划的质量。快速高精度剂量计算方法的研究始终是放疗计划系统研究的主要内容之一。三维适形调强放疗(IMRT,Intensity Modulated Radiation Therapy)逆向治疗计划中,精确、快速、可计算小截面照射束的剂量分布,是对剂量计算模型的基本要求。 蒙特卡罗(MC,Monte Carlo)剂量计算程序在放射治疗医学领域,被公认为是模拟粒子输运的最强有力的工具,但由于其收敛速度慢、计算模拟时间长的致命弱点,目前仅能作为一些先进治疗计划系统的计划验证工具。随着三维适形调强放疗需求的不断增长和计算机运行速度的飞速发展,TPS系统对于剂量计算工具的速度和精度的要求也越来越高,因此改进和发展快速精确的剂量计算方法对精确放疗计划系统具有十分重要的意义。 本论文开展了基于Monte Carlo模拟的矩阵模型fsPB(finite size PencilBeam)算法研究,利用Monte Carlo模拟有限笔束的剂量分布,并对不同入射角度的有限笔束...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
致谢
第一章 绪论
    1.1 放射治疗计划系统
        1.1.1 概述
        1.1.2 放疗计划系统概述
        1.1.3 放疗计划系统的分类
        1.1.4 国内外放疗计划系统(Treatment Planning System，TPS)研发现状
    1.2 IMRT概述
        1.2.1 放射治疗的新技术
        1.2.2 调强适形放射治疗(IMRT)发展历史
    1.3 IMRT逆向计划系统的关键问题
        1.3.1 目标函数的设定
        1.3.2 快速精确的剂量计算方法
        1.3.3 快速高效的优化算法
    1.4 论文的研究内容及意义
第二章 IMRT中的剂量计算方法
    2.1 IMRT的剂量学要求
        2.1.1 概述
        2.1.2 IMRT的剂量学要求
    2.2 IMRT逆向计划中剂量计算方法研究现状
        2.2.1 蒙特卡罗剂量计算方法
        2.2.2 规则束的剂量计算模型
        2.2.3 笔形束剂量计算模型
    2.3 有限笔束模型
        2.3.1 点核模型
        2.3.2 笔形束模型
        2.3.3 有限笔束模型
    2.4 IMRT逆向计划系统中的有限笔束算法
        2.4.1 概述
        2.4.2 有限笔束算法
        2.4.3 解析有限笔束算法
    本章小结
第三章 基于Monte Carlo模拟的矩阵模型fsPB算法
    3.1 矩阵模型fsPB算法概述
        3.1.1 矩阵模型fsPB算法模型
        3.1.2 矩阵模型fsPB算法流程
    3.2 矩阵模型fsPB算法设计及实现方法
        3.2.1 基本数据的准备
        3.2.2 子野的划分
        3.2.3 数据的存储及查找
        3.2.4 奇偶野数据的智能调用
    3.3 算法中的插值处理
        3.3.1 三次样条插值算法
        3.3.2 三次样条插值在算法中的应用
        3.3.3 反距离加权插值算法
    本章小结
第四章 算例校验
    4.1 算例描述
    4.2 典型算例校验
        4.2.1 典型规则野算例校验
        4.2.2 非规则野算例校验
    4.3 计算结果误差、速度分析
    本章小结
第五章 组织非均匀性修正
    5.1 概述
    5.2 组织不均匀修正实现方法
        5.2.1 Batho修正法的发展过程
        5.2.2 Batho修正法程序实现
    5.3 算例描述
    5.4 水肺水模型校验
        5.4.1 水肺水模型中心轴百分深度剂量曲线校验
        5.4.2 离轴分布曲线校验
        5.4.3 计算结果分析
    本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
硕士期间发表的论文



本文编号：3751847