基于DMLC的实时肿瘤跟踪门控放射治疗技术研究

发布时间：2017-08-16 00:09

  本文关键词：基于DMLC的实时肿瘤跟踪门控放射治疗技术研究

  更多相关文章： 肿瘤运动 运动补偿 动态多叶准直器 实时跟踪 门控治疗

【摘要】：对于传统的肿瘤放射治疗技术而言,胸腹部肿瘤的运动会增加靶区漏照射的风险,致使肿瘤控制概率降低。为了提高运动肿瘤的控制率,在临床靶体积之外需要增加一个较大的外放边界,以避免肿瘤漏照射,但会导致肿瘤周围正常组织和危及器官的受照体积和受照剂量明显增加,正常组织并发症概率增大。从全球范围来看,新增病例最多的三种肿瘤和死亡概率最高的三种肿瘤都位于胸腹部,所以有必要进一步提高运动肿瘤的受照剂量精度,使其获得与静态肿瘤相当的受照剂量分布,同时对肿瘤周围正常组织进行更有效的保护,尽可能减少其受照剂量。为了对肿瘤运动进行有效补偿,对危及器官给予更有效保护,本文深入研究了基于动态多叶准直器(dynamic multi-leaf collimator,DMLC)的实时肿瘤跟踪技术,提出以危及器官的重叠投影比(Overlapped Projection Ratio,OPR)作为射线出束的控制信号,由此形成一种新颖的实时跟踪门控放疗技术。在这种新的放疗模式中,实时监测肿瘤及其最临近危及器官的三维运动,动态多叶准直器的开口形状与射野视观内肿瘤的投影形状保持一致并同步运动,使肿瘤与射野始终保持相对静止,从而有效减小甚至消除因补偿肿瘤运动而增加的外放边界;治疗过程中,在线计算OPR,仅当OPR小于预设阈值时才对肿瘤予以照射。为验证所提方法的有效性和可靠性,本文首先利用肿瘤和危及器官的实际运动数据,以及仿真的肿瘤和危及器官模型,详细分析了二者空间位置关系对危及器官剂量分布以及对治疗效率的影响;然后将所提出的放疗方法应用于实际病例,进行了剂量计算与评价。在剂量计算过程中同时考虑了肿瘤运动、危及器官运动以及二者相对运动信息,计算结果能更准确地反映各组织器官的实际吸收剂量;最后基于射野视观内危及器官的OPR曲线,对放疗计划的射野方向优化进行了研究。实验结果表明,本文所提的方法可靠有效,在保证计划靶体积受照剂量达到处方剂量的前提下,可以有效减小运动肿瘤放疗的外放边界,门控照射可以有效加强对危及器官的保护;经过射野方向优化的治疗计划具有更高的执行效率,明显优于传统门控技术。
【关键词】：肿瘤运动 运动补偿 动态多叶准直器 实时跟踪 门控治疗
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R730.55
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 研究背景14-18
• 1.1.1 癌症14
• 1.1.2 癌症的治疗方法14-15
• 1.1.3 放射治疗技术15-16
• 1.1.4 放疗中的肿瘤运动问题16-18
• 1.2 研究目的与意义18-19
• 1.3 国内外研究现状19-20
• 1.4 本文的章节安排20-21
• 第二章 肿瘤运动补偿的常用方法21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 屏气技术21-22
• 2.3 主动呼吸控制22-23
• 2.4 腹部压迫技术23-24
• 2.5 呼吸门控技术24-26
• 2.6 屏气与呼吸门控26
• 2.7 动态肿瘤实时跟踪26-27
• 2.8 射野自适应放疗27
• 2.9 本章小结27-30
• 第三章DMLC实时跟踪门控放疗仿真30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 数据来源30-33
• 3.3 仿真模型33-35
• 3.4 仿真结果与分析35-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章DMLC实时跟踪门控放疗剂量计算与评估42-60
• 4.1 引言42
• 4.2 数据来源42-44
• 4.3 动态肿瘤实时跟踪照射44-47
• 4.3.1 实验设置44
• 4.3.2 实验结果与分析44-47
• 4.4 动态肿瘤实时跟踪门控照射47-59
• 4.4.1 实验设置47-50
• 4.4.2 剂量计算过程、结果及分析评价50-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章DMLC实时跟踪门控放疗射野方向优化60-69
• 5.1 引言60
• 5.2 射野方向优化方法60-62
• 5.3 射野方向优化结果及讨论62-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-78
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文78

【参考文献】

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1 陈万青;张思维;郑荣寿;雷正龙;李光琳;邹小农;赵平;;中国肿瘤登记地区2007年肿瘤发病和死亡分析[J];中国肿瘤;2011年03期

2 张思维;雷正龙;李光琳;邹小农;赵平;陈万青;;中国肿瘤登记地区2006年肿瘤发病和死亡资料分析[J];中国肿瘤;2010年06期

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本文编号：680532