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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。
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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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