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等效均匀剂量放射生物效应数学模型研究

作　者: 戴立言
导　师: 刘亚强；张红志
学　校: 清华大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 等效均匀剂量 潜在倍增时间 剂量-体积直方图 线性二次模型 存活分数
分类号: R311
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


放射治疗正呈现出以下两个主要研究方向:1.放射治疗分割剂量及治疗方案的优化改进。2.改善放射剂量在体内的分布。这两个方面都必须基于对治疗效果的准确预评价,即对肿瘤及危及器官放射生物学行为的准确判断。临床对于治疗结果的判断主要采用剂量体积直方图,而该图的技术缺陷也很明显,首先,对于统计值相同,剂量分布不同的计划,无法比较其放射生物学响应。其次,描述计划时,只能用分布图上几个参考点上的剂量来描述。最后,对于不同分割量,相同总剂量的计划无法比较。论文在Niemierko研究的基础上,考虑了肿瘤细胞在放射治疗过程中的增殖效应,在原等效均匀剂量数学模型的基础上,加入了潜在倍增时间这一变量,改进了模型,使得不同分割剂量、不同剂量梯度分布、不同分次照射间隔时间的治疗计划之间有了比较的途径和参照,克服了剂量体积直方图的弱点。在不同参数的变化下,通过对1995年版、1999年版及含潜在倍增时间的等效均匀剂量的变化趋势及程度的比较,确定了各个参数在这个模型中的权重和各模型之间的区别与联系、各个模型的特点及其适宜的应用领域与条件。对40例肺部接受放射治疗患者的肺部等效均匀剂量及传统的体积剂量参数的统计对比,进一步研究了等效均匀剂量在正常组织所受放射性损伤方面评估的参考价值,并提出了研究肺部放射性损伤时的建议a值。研究结果表明等效均匀剂量可以克服不同计划图像、不同分次肺部组织生物学效应评估困难,并可以很好地预测放射性损伤,具有一定的临床应用价值。对6例大分割剂量治疗计划与三维适形照射计划的99版及含潜在倍增时间的等效均匀剂量的对比,分析了等效均匀剂量模型在研究大分割照射、不同分次照射、不同间隔时间照射时对于肿瘤放射生物学效应的评估价值。研究表明等效均匀剂量、尤其是含潜在倍增时间的等效均匀剂量能非常敏感地反映出细胞倍增效应对于肿瘤组织放射治疗结果的影响,具有一定的临床应用价值。论文最后提出了进一步改进等效均匀剂量数学模型的建议,考虑将潜在倍增时间转化为总放射剂量的一个函数,将正常组织修复因子融入到等效均匀剂量模型中,使得模型更加完善,能够为临床提供更准确的预测。

全文目录


摘要  3-4Abstract  4-10第1章 引言  10-18  1.1 本章引论  10-11  1.2 研究背景  11-13  1.3 该领域国内外研究动态  13-16  1.4 研究方法  16-17  1.5 论文结构安排  17-18第2章 等效均匀剂量计算平台的建立  18-40  2.1 等效均匀剂量的数学模型  18-32    2.1.1 1995 年版的数学模型  18-23      2.1.1.1 等效均匀剂量概念的提出  18      2.1.1.2 等效均匀剂量的简单模型  18-20      2.1.1.3 等效均匀剂量的复杂模型  20-23    2.1.2 1999 年版的数学模型  23-29      2.1.2.1 韦伯-费希纳-斯蒂文斯定律  23-26      2.1.2.2 1999 年版等效均匀剂量模型  26-29    2.1.3 考虑潜在倍增时间的等效生物剂量数学模型  29-32      2.1.3.1 上述两种等效均匀剂量计算模型的缺陷  29      2.1.3.2 潜在倍增时间  29-31      2.1.3.3 考虑潜在倍增时间的数学模型  31-32  2.2 等效均匀剂量的软件模型  32-40    2.2.1 DVH 缩减技术  32-33    2.2.2 计算模型的参数选择  33-36    2.2.3 计算模型软件的编写  36-40      2.2.3.1 MATLAB 软件简介  36-37      2.2.3.2 软件结构  37-40第3章 各种不同等效均匀剂量计算模型特性与比较  40-62  3.1 95 版等效均匀剂量模型随SF2 值变化的关系  40-44    3.1.1 研究背景  40    3.1.2 研究材料与方法  40-42    3.1.3 结果  42-43    3.1.4 结论  43-44  3.2 含潜在倍增时间的等效均匀剂量模型随潜在倍增时间变化的关系  44-48    3.2.1 研究背景  44    3.2.2 研究材料与方法  44-46    3.2.3 结果  46-47    3.2.4 结论及讨论  47-48  3.3 99 版及含潜在倍增时间的等效均匀剂量模型随a 值变化的规律  48-54    3.3.1 研究背景  48    3.3.2 研究材料与方法  48-50    3.3.3 结果  50-54    3.3.4 结论  54  3.4 各种等效均匀剂量模型随总剂量分割次数变化的规律  54-57    3.4.1 研究背景  54-55    3.4.2 研究材料与方法  55    3.4.3 结果  55-57    3.4.4 结论  57  3.5 各种等效均匀剂量模型随α/β值变化的规律  57-60    3.5.1 研究背景  57    3.5.2 研究材料与方法  57-58    3.5.3 结果  58-59    3.5.4 结论  59-60  3.6 结论  60-62第4章 等效均匀剂量在预测肺组织放射性损伤方面作用的研究  62-69  4.1 研究背景  62-63  4.2 研究材料与方法  63-64  4.3 研究结果  64  4.4 讨论  64-69第5章 等效均匀剂量在评价大分割剂量照射方面的作用研究  69-77  5.1 研究背景  69-71  5.2 研究材料与方法  71-72  5.3 研究结果  72-73  5.4 讨论  73-77第6章 总结与展望  77-80  6.1 研究总结  77-78  6.2 对于未来工作的展望  78-80    6.2.1 更准确地描述潜在剂量倍增时间对于等效均匀剂量的影响  78-79    6.2.2 更准确地描述正常组织修复效应对于等效均匀剂量的影响  79-80参考文献  80-84致谢  84-85附录 A  85-88个人简历  88

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中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 医用数学
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