基于点云分布的光学发射层析系统响应矩阵计算方法

为满足放射治疗的三维剂量实时测量验证需求,基于闪烁体发光的三维剂量测量技术被提出。该技术利用闪烁体受辐射发光的原理,将三维剂量分布转换为三维光分布,并通过相机和光学发射层析技术进行三维光分布的测量与重建。基于光学发射层析的三维重建需要使用迭代算法,而系统响应矩阵是迭代重建的重要参数。本文基于小孔成像模型提出了基于点云分布的系统响应矩阵计算方法,该方法将体素转化成随机点云,计算点云投影至像素内的数量作为体素对像素的响应。在模拟成像的对比中,相较于传统的基于投影面积的计算方法,该方法抑制了模拟图像上的条纹状误差,提升了模拟成像的均匀性和梯度均匀性,改善了模拟精度,有利于提升三维重建的准确性。

新型闪烁凝胶三维剂量测量装置的临床实验研究

放射治疗是癌症治疗的常用手段,剂量验证是放疗计划质量控制的关键。基于电离室等探测器的传统剂量验证方法已很难满足精准放射治疗技术发展对三维剂量验证的需求。结合新型闪烁凝胶材料,使用三正交视角排布的光学相机测量硬件,以及基于全变分最小绝对收缩选择算子(LASSO-TV)的三维剂量重建算法,研制了一套放疗三维剂量测量装置,并对其进行了临床实验研究。结果表明:在立体定向放疗(SBRT)单射野照射情况下,与治疗计划系统TPS计算值对比,冠状面、横断面、矢状面的γ通过率(3 mm/3%)均在90%以上;与MapCHECK2测量值相比,剂量相对误差小于5%,满足ICRU对临床剂量测量的要求。研制的三维剂量测量装置可为精准放疗的三维剂量验证提供技术手段。

SOI硅微剂量计物理结构设计中的电荷收集及能量沉积特性模拟研究

采用TCAD软件和蒙特卡罗方法对SOI硅微剂量计的电荷收集特性与能量沉积特性进行了研究。分析了电场分布随探测单元形状、尺寸、电极注入深度、入射粒子种类和能量的变化情况以及微剂量谱随探测单元形状以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)转换层厚度的变化情况。模拟结果表明,在10μm的范围内,硅探测单元采用圆柱型或立方体结构对电荷收集效率和能量沉积的影响均很小,探测单元高度越高、半径越小,电荷收集效率越高,PMMA转换层的厚度对微剂量谱有一定的影响,随着PMMA厚度增加,中子和γ射线与PMMA作用产生的次级粒子被阻止在硅灵敏区内的份额增加,导致了微剂量谱峰值的增高。

基于闪烁凝胶的放疗二维剂量验证系统研制及可行性研究

为实现放疗二维剂量验证结果的实时、高分辨获取,基于灌装好的组织等效闪烁凝胶材料和相机等光学元器件搭建了剂量测量系统,并对该系统在IMRT质控剂量验证中的可行性进行实验验证。采用TPS剂量值对放疗均匀射束闪烁凝胶发光图像的像素灰度值进行标定。构建便于分区域对比分析的放疗计划,利用标定系数将凝胶闪烁光分布转换为剂量的二维分布。利用平板电离室对放疗计划进行测量,将凝胶系统与平板电离室的测量结果进行对比。结果显示,凝胶系统的测量分辨率远高于平板电离室;在有效成像区域内,凝胶系统的测量结果与平板电离室测量结果相对误差小于5%。这充分说明基于闪烁凝胶的放疗二维剂量验证系统在IMRT质控剂量验证中具有较高的可行性,尤其是对高剂量梯度放疗计划的实时、高分辨验证,后续深入开发可用于临床剂量验证。

热中子成像准直器研制综述

介绍了热中子成像的基本原理及热中子准直的基本方法,综述了国内外热中子准直器的研制进展,提出了改善热中子准直器性能的主要途径,展望了热中子准直器的设计方向和应用前景。

γ累积剂量对闪烁凝胶剂量响应影响研究

针对基于闪烁凝胶的放疗剂量验证装置中γ累积剂量对闪烁凝胶剂量响应的影响,使用60Co放射源对多个凝胶样品分别照射不同时长,利用光电倍增管和放疗平台对各样品进行测试,对比凝胶的发光效率和对剂量的响应.结果表明,γ累积剂量在1000 Gy以下时凝胶对剂量的响应呈线性,且发光效率基本保持不变,而累积剂量在1000~2000 Gy时凝胶发光效率明显下降,但对剂量的响应仍呈线性.