蒙特卡罗方法在非均匀组织剂量计算中的应用

论文摘要

放射治疗是核物理学科在实际应用中的一个重要分支,越来越多的肿瘤患者在治疗的不同阶段需要接受放射治疗,患者接受到的剂量的准确与否是放射治疗执行中最重要的因素。蒙特卡罗方法因其精准性被称为剂量计算中的“金标准”,随着计算机技术的迅猛发展,应用蒙特卡罗方法计算剂量的效率得以大大提高。由于人体是非均匀组织,各组织之间密度差异可能较大,尤其是胸段,几乎包括了空腔、水、脂肪、肌肉和骨头等密度差距较大的组织,这就对目前TPS(Treatment Planning System)的剂量计算准确性提出了较高的要求,也就是对TPS中关于剂量计算的算法提出了较高要求。目前主流的TPS算法有AAA、CCC和AXB等等。本实验的主要目的是比较不同算法在计算人体非均匀组织中剂量的差异,实验整体流程如下:(1)利用基于蒙特卡罗方法开发的软件EGSnrc模拟Varian True Beam加速器的各组件,包括各组件的材料构成和几何尺寸;(2)将建立的模拟加速器模型出束时的性能参数,主要是离轴比(OAR)和百分深度剂量(PDD),和利用三维水箱扫描出的实际性能参数进行比较,之后对模型进行微调,使其性能参数和实际加速器尽量吻合;(3)利用AAA算法、CCC算法和蒙特卡罗算法分别对同一患者进行剂量分布计算,并将三种算法的结果进行比较;(4)比较不同算法之间剂量计算的差异并分析差异产生的原因,给出一定的解释,为其他和本实验相关的研究者提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
• 第二章 放射治疗概述和加速器简介
•   2.1 放射治疗简介
•     2.1.1 放射治疗的定义
•     2.1.2 放射治疗的历史
•     2.1.3 放射治疗中涉及的物理学原理
•   2.2 现代加速器内部模型
• 第三章 蒙特卡罗方法及其在放疗中的应用
•   3.1 蒙特卡罗方法简介
•     3.1.1 蒙特卡罗方法的基本思想
•     3.1.2 蒙特卡罗方法的优缺点
•   3.2 基于蒙特卡罗方法开发的关于放射治疗的软件
• 第四章 加速器模型的建立与验证
•   4.1 EGSnrc模拟加速器的主要步骤
•   4.2 TRUEBEAM直线加速器模型的建立
•     4.2.1 BEAMnrc、DOSXYZnrc和 EGSnrc主要参数的设置
•     4.2.2 减方差技巧
•   4.3 加速器模型正确性的验证步骤和方法
•     4.3.1 BEAMnrc模拟过程的输入参数
•     4.3.2 DOSXYZnrc模拟过程的输入参数
•     4.3.3 Blue Phantom三维水箱系统和探测器的选择
•     4.3.4 γ 方法
•   4.4 加速器模型正确性的验证结果
•     4.4.1 OAR及其通过率
•     4.4.2 PDD及其通过率
•     4.4.3 结果讨论
• 第五章 放射治疗计划系统和剂量计算算法
•   5.1 放射治疗计划系统
•   5.2 剂量计算模式
•   5.3 常见的算法简介
•     5.3.1 各向异性分析算法
•     5.3.2 简串卷积算法
•     5.3.3 Acuros XB算法
• 第六章 不同算法在患者体内的剂量计算的比较
•   6.1 患者的选取
•   6.2 CTCREATE子程序
•     6.2.1 CTCREATE简介和运行步骤
•     6.2.2 CT值-密度曲线
•     6.2.3 CTCREATE详细输入参数
•   6.3 蒙特卡罗模拟的输入参数
•   6.4 结果比较
•   6.5 结果讨论
• 第七章 工作总结和展望
•   7.1 工作总结
•   7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孙行儒

导师: 陆景彬

关键词: 放射治疗,剂量计算,蒙特卡罗方法,非均匀组织,剂量差异

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 数学,临床医学,肿瘤学,特种医学

单位: 吉林大学

分类号: R730.55;O242.2

总页数: 70

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