论文部分内容阅读
70%以上的癌症患者需要进行放射治疗,调强放疗是目前疗效最好的放射治疗方法。剂量计算方法是设计和开发调强放疗计划系统的关键点之一,其计算的准确性和快速性直接影响疗效和实施效率。为打破欧美国家对高端放疗系统的垄断,提升国产放疗装备水平,本论文对调强放疗计划系统中的剂量计算做了一系列研究,具体情况如下：1)基于Gate的调强放射治疗蒙特卡罗仿真研究。在linux系统下搭建了Gate放射治疗仿真平台,模拟医科达Precise系列医用电子直线加速器6MV光子调强放射治疗过程,系统开展了人体放射治疗仿真研究。并通过仿真加速器头放射源照射物理过程,构建了6MV光子源相平面模型。通过Gate仿真照射水箱实验结果,高精度地拟合医科达Precise系列医用电子直线加速器6MV光子能谱特性,确定了基于蒙特卡罗仿真的笔形束剂量计算剂量沉积核。2)基于蒙特卡罗的笔形束剂量计算算法研究。通过将不规则射野划分为若干个有限截面大小的笔形束,并通过将加速器笔形束剂量沉积核和有限截面笔形束进行卷积,计算患者人体三维剂量分布。为进一步提高剂量计算速度,仅计算放疗靶区和危及器官剂量分布,避免全身三维卷积计算。为了计算非均匀人体中的剂量分布,采用水等效放射深度沿射线路径单方向进行卷积。通过与商用临床调强放疗计划剂量分布对比分析,验证了本文研发的剂量计算算法能够满足临床调强放射治疗计划剂量计算精度要求。3)调强放疗计划剂量计算软件研发。设计开发了基于蒙特卡罗的笔形束剂量计算软件IMDC (Intensity Modulated Dose Calculation),并将其集成到现有自主研发的影像引导智能放疗软件平台MBIG-IRT (Multimode-Biomolecule Image-Guided-Intelligent Radiation Treatment)上,实现调强放疗剂量计算算法的临床应用转化。本研究实现的剂量计算子系统主要功能有：①调强放疗计划管理：病人DICOM标准格式放疗计划RT文件及其相应的医学影像文件管理、显示和浏览病人调强放疗计划信息和影像信息；②调强放疗剂量计算：基于蒙特卡罗的笔形束剂量计算算法,DICOM标准剂量文件的创建与保存；③剂量计算结果评估：剂量可视化评估、剂量体积直方图评估、等剂量线可视化评估。