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非晶硅电子射野影像装置的剂量学研究

作 者: 吴钦宏
导 师: 金永杰;胡逸民
学 校: 清华大学
专 业: 生物医学工程
关键词: 电子射野影像装置 非晶硅 调强放疗 剂量验证 MATLAB
分类号: R730.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 96次
引 用: 2次
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内容摘要


电子射野影像装置(EPID)最初的设计目的是临床上用于患者摆位的位置验证。随着放疗技术和EPID本身的不断发展,将EPID用于加速器照射野质量保证和剂量验证的尝试也越来越多。但目前,国内外文献主要研究的是扫描液体电离室型EPID,而在剂量验证上得出的结论并不理想。本研究回顾了EPID的分类和临床应用,调强放射治疗(IMRT)及其质量保证常见方法,以及目前EPID在IMRT验证中的应用情况,介绍了非晶硅EPID的结构和剂量刻度校准方法。本研究使用MATLAB共编写了30余个专用函数,程序代码超过了3000行,独立开发了一套软件工具,用来实现数据的读写、处理、分析、统计、显示、制图等功能。将Varian 21EX电子直线加速器的PV aS500 a-Si EPID作为研究对象,研究TPS与EPID平面剂量的导出、读取与数据特征分析。基于一些假设,寻找EPID数值(EV)与跳数(MU)以及EPID剂量(ED)的关系,建立EPID的剂量刻度校正曲线,并分析拟合误差的产生原因和可能影响。将EPID图像和TPS图像的位置进行配准和刻度,并将距离一致性分析法(DTA)用于EPID的剂量验证。分别选取一例前列腺癌和鼻咽癌病例设计三维适形放疗(3DCRT)和调强放疗(IMRT)计划。在上述研究基础上,尝试将EPID用于临床剂量学验证,并将其结果与MapCheck进行比较。总的来说,EPID的结果较MapCheck略差,相近的通过率,DTA误差要求大约差1-2个级别。这可能与EPID陡峭的半影响应有关,还可能与本研究采用的位置配准算法和DTA算法存在的误差有关。本研究主要对非晶硅电子射野影像装置(a-Si EPID)进行探索性的剂量学研究,并开发相应的软件工具。虽然目前研究结果没有达到预期的水平,但这为进一步对a-Si EPID的剂量学研究打下了基础。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-11
第1章 引言  11-16
  1.1 电子射野影像装置(EPID)  11
  1.2 EPID 的分类  11-13
    1.2.1 荧光系统  11
    1.2.2 扫描液体电离室系统  11-12
    1.2.3 固体探测器系统  12-13
  1.3 EPID 的临床应用现状和背景  13-15
    1.3.1 位置验证  13-14
    1.3.2 加速器照射野质量保证  14
    1.3.3 剂量验证  14-15
  1.4 本研究主要内容与方案  15-16
第2章 调强放射治疗(IMRT)的质量保证  16-24
  2.1 调强放射治疗(IMRT)  16
  2.2 IMRT 质量保证  16-24
    2.2.1 照射野胶片注量图的验证  16-17
    2.2.2 电离室绝对剂量的验证  17-19
    2.2.3 胶片轴向截面等剂量分布的验证  19-20
    2.2.4 等中心位置的验证  20-21
    2.2.5 MapCheck 照射野注量图绝对剂量验证  21-23
    2.2.6 常见平面探测器  23
    2.2.7 小结  23-24
第3章 EPID 在IMRT 验证中的应用  24-27
  3.1 位置验证  24-25
  3.2 剂量验证  25-26
    3.2.1 扫描液体电离室型EPID 在IMRT 剂量验证的应用  25
    3.2.2 非晶硅型EPID 在IMRT 剂量验证的应用  25-26
  3.3 结论  26-27
第4章 非晶硅EPID 的剂量学研究  27-64
  4.1 非晶硅EPID 的结构  27-33
    4.1.1 图像探测单元(IDU)  28-29
    4.1.2 PV aS500 探测器的建成区  29
    4.1.3 PV aS500 像素点的原理和微观结构  29-30
    4.1.4 PV aS500 数据读取结构  30-31
    4.1.5 特别注意事项  31-33
  4.2 EPID 的剂量刻度校准  33-37
    4.2.1 本底图像(DF)  33-34
    4.2.2 泛野图像(FF)  34
    4.2.3 标准校正方法  34-35
    4.2.4 累积图像获取模式  35-37
  4.3 采用的编程工具MATLAB 简介  37-38
  4.4 TPS 平面剂量的导出、读取与数据特征分析  38-42
    4.4.1 TPS 平面剂量的导出  38-39
    4.4.2 TPS 平面剂量的读取与数据特征分析  39-42
  4.5 EPID 平面剂量的导出、读取与数据特征分析  42-48
    4.5.1 EPID 平面剂量的导出  42
    4.5.2 EPID 平面剂量的读取  42-45
    4.5.3 EPID 平面剂量的数据特征分析  45-48
  4.6 EPID 数值(EV)与跳数(MU)的关系  48-50
  4.7 EPID 的剂量校准刻度曲线  50-54
  4.8 低剂量范围误差较大的可能原因  54-58
  4.9 EPID 图像和TPS 图像的位置配准和刻度  58-62
  4.10 距离一致性分析法  62-64
    4.10.1 低剂量阈值过滤  62
    4.10.2 距离一致性分析法  62-64
第5章 非晶硅EPID 用于临床计划的剂量验证  64-76
  5.1 前列腺癌三维适形放疗(3DCRT)的计划验证  64-68
  5.2 前列腺癌调强放疗(IMRT)的计划验证  68-71
  5.3 鼻咽癌调强放疗(IMRT)的计划验证  71-74
  5.4 计划验证结果的进一步讨论  74-76
第6章 总结和展望  76-77
参考文献  77-79
致谢  79-80
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  80

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中图分类: > 医药、卫生 > 肿瘤学 > 一般性问题 > 肿瘤治疗学
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