基于卷積的放射治療劑量計(jì)算方法研究.pdf

1、放射治療是治療腫瘤的主要手段之一，劑量計(jì)算在放射治療計(jì)劃系統(tǒng)中占有非常重要的地位。在眾多劑量計(jì)算方法中，基于卷積/疊加的劑量計(jì)算方法因具有計(jì)算精度較高、速度較快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代放射治療計(jì)劃系統(tǒng)中。
　　基于卷積/疊加的劑量計(jì)算方法假設(shè)模體內(nèi)任一點(diǎn)的劑量沉積可以通過(guò)模體內(nèi)的能量注量分布與對(duì)應(yīng)的能量沉積核進(jìn)行卷積/疊加運(yùn)算獲得。相比其他劑量計(jì)算方法，如基于修正的劑量計(jì)算方法和蒙特卡羅方法等，卷積/疊加劑量計(jì)算方法很好地平衡了放

2、射治療計(jì)劃系統(tǒng)對(duì)劑量計(jì)算精度和計(jì)算速度的要求。根據(jù)能量沉積核的不同，可將基于卷積/疊加的劑量計(jì)算方法分為點(diǎn)核模型算法、筆形束模型算法和平面核模型算法。其中平面核模型算法因計(jì)算精度較差沒(méi)有得到較多研究。點(diǎn)核模型算法通過(guò)三維卷積/疊加運(yùn)算計(jì)算劑量分布，其計(jì)算精度較高。而筆形束模型算法將三維卷積/疊加運(yùn)算降為二維運(yùn)算，有效地提高了計(jì)算速度，但計(jì)算精度有所下降。
　　本文首先介紹了目前放射治療中劑量計(jì)算方法，其中詳細(xì)介紹了基于卷積/疊加的

3、劑量計(jì)算方法和蒙特卡羅方法等。并且對(duì)卷積/疊加劑量計(jì)算方法中的常見(jiàn)快速方法，如快速傅立葉算法、筒串卷積算法和多晶格算法進(jìn)行了闡述和討論。隨后，本文根據(jù)射線束在模體內(nèi)不同的能量傳遞方式，提出了一種新的用于模擬能量沉積核的筆形束函數(shù)。新的筆形束核函數(shù)由指數(shù)函數(shù)和Lorentz函數(shù)組合而成，其中衰減較快的指數(shù)函數(shù)對(duì)應(yīng)同樣衰減較快的原射線能量部分，而衰減較慢、具有鐘形中心的Lorentz函數(shù)對(duì)應(yīng)衰減較慢的散射線能量部分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明新的筆形束核