用解卷积方法提取笔射束核的实现

本研究论述了在三维放疗计划的剂量计算中,如何用解卷积方法从测量的宽平行射束离轴比数据中提取笔射束卷积核,并且用这个核重建其它尺寸射野的射束分布,与实际测量的相同尺寸射野的射束分布进行比较,取得了较好的一致性,从而为进一步的实际应用奠定了理论基础。

X线照射野笔形束模型建立方法的研究

通常,用于高能X线照射野剂量计算的笔形束核是用MonteCarlo方法得到的。在本文中,我们通过使用反卷积方法建立了笔形束模型,并且用这个模型重建其它尺寸射野的射束分布,与实际测量的相同尺寸射野的射束分布进行比较,取得了较好的一致性,从而为进一步的实际应用奠定了理论基础。

一种基于笔形束核的快速剂量计算方法

针对传统笔形束核剂量算法计算过程复杂、速度较慢的问题,提出一种基于笔形束核的快速剂量计算方法。该方法在球壳坐标系下,利用射束与不同球壳层碰撞后轴线与体素相交情况的相似性,通过对每条射束只计算初始球壳层碰撞点处轴线与体素的相交情况,并将初始球壳层深度与其它球壳层深度的比值作为校正因子得到其他层碰撞点处轴线与体素的相交情况。避免射线追踪法的重复使用,在不影响算法精度的情况下节省大量时间。实验结果表明:在不同射野大小[(3×3)、(5×5)、(10×10)cm^2]的水模体中计算深度剂量分布,两种算法的计算精度基本一致,改进算法的计算速度提升约2.7倍。同时当射野面积为(10×10)cm^2时,在肺阻块模体和骨阻块模体不同深度的剖面剂量计算中,改进算法与传统算法的计算精度也基本一致,但计算速度提升约2.6倍。

基于笔射束核阵列的三维适形剂量计算

目的:介绍一种基于笔射束核阵列的方法在剂量计算中的应用。方法:通过对由测量数据反解卷积获取的笔射束核阵列做进一步处理,得到拟合笔射束核。利用光通分布与笔射束核卷积得到射野剂量的分布,将拟合核和标准核计算的目标射野的剂量值与测量值进行比较。结果:与常规笔射束核相比,改进后的笔射束核应用于卷积模型中计算剂量分布,对模型的计算准确度有较大的提高。结论:改进后的笔射束核能够有效的提高卷积模型的计算精度,更为精确的预测射野的剂量分布。

基于笔形束散射核的非均匀模体透射平面散射线分析

目的:利用蒙特卡罗方法分析透射平面上散射光子的物理性质以及非均匀模体厚度对散射核的影响,为基于电子射野影像设备(EPID)的在体剂量验证研究提供基础。方法:利用EGSnrc建立笔形束散射核模型,并模拟获得X射线穿过非均匀模体(水肺水/水骨水模体)以及相应等效厚度水模后30 cm处透射平面上的多种散射线能量注量分布,并分析水肺水/水骨水模体与其等效厚度水模体在散射线能量注量分布上的差异。结果:散射核中一阶康普顿散射线最大能量注量在1×10-4 MeV·cm-2数量级,当离轴距离为8~12 cm时下降至最大值的一半,而散射核中其它散射线能量注量最大值在1×10-5 MeV·cm-2数量级附近或以下。对于水肺水/水骨水模体,散射核能量注量相对偏差变化为±1.2%~±11.5%,且随模体非均匀层厚度增大而增大。结论:散射核中一阶康普顿散射线占比最大,同时也贡献了大部分能量注量相对偏差,在通过散射核来重建非均匀模体后EPID平面上的射线分布时,应着重考虑一阶康普顿散射线对重建结果的影响,并对其进行有效的修正。

基于点核构建的笔形束模型在逆向调强中的应用

本文基于点核叠加的剂量计算模型,提出了一种由点核叠加构建的笔形束核进行剂量计算的方法,这种方法可大大提高调强放射治疗(IMRT)优化迭代过程的剂量计算速度,使得基于点核叠加技术的计划系统得以集成直接孔隙的逆向调强技术。通过对模体及临床实际病例进行试验,结果表明此方法在提高剂量计算速度的同时,也保证了迭代过程剂量计算的精度,从而保证了与使用精确剂量计算模型得到的优化结果相一致,完全可用于调强优化过程中的剂量计算。在基于点核叠加剂量计算模型的计划系统中使用该方法,可以避免重新研发笔形束剂量计算模型以及产品维护造成的成本大量增加。