三维剂量计算模型和治疗方案优化.ppt

采用适当的限光和准直装置，把准直器散射降到最低，把测量得到的小野剂量分布的二维截面剂量分布作为二维卷积核有限面积的近似卷积核直接实验测量法（粗糙的方法）用高斯函数的解析式逼近三（二）维卷积核小角度散射高斯函数逼近法等同于在均匀介质中用MonteCarlo方法进行剂量计算MonteCarlo模拟法（高精度方法）从测量数据中用解卷积方法抽取卷积核的方法卷积核包含了全部光子与物质作用的全部物理信息，获取容易可靠解卷积法（简单可靠）卷积核的获取3.蒙特卡罗法(MonteCarlo)原理：用MonteCarlo方法来模拟大量单个光子在输运过程中与物质的作用过程，通过对作用过程的随机采样，对每一次作用应用放射物理定律来预测和统计作用的结果。MonteCarlo技术是用随机抽样技术模拟三个过程：原射线的能谱及其离轴分布；原射线及散射线光子在介质中的输运过程；模拟由光子与物质相互作用后产生的次级电子的输运和能量沉积过程。MonteCarlo是一种适用性最强的三维剂量计算方法，但计算时间太长无法满足临床的实时要求。IMRT治疗方案优化IMRT计划优化优化目标函数和优化搜索算法是IMRT优化的重要内容目标函数优化搜索算法+预期治疗结果靶区及危及器官内三维剂量分布射野入射方向，射束强度分布，剂量权重，射束数目等目标函数

(ObjectiveFunction)目标函数以数学公式表示期望分布和实际分布差异的函数形式最简单的目标函数：优化的目的在于使Objectivefunction=0物理目标函数（常用，成熟）给定或限定靶区和危及器官应达到的物理剂量分布，实施准确的优化治疗生物目标函数（最高原则，根本目标）限定应达到要求的治疗结果，如无并发症的肿瘤控制率等，实施最佳的治疗尚未进入临床使用阶段目标函数物理目标函数治疗计划优化的目的：靶区得到足够的剂量，危及器官得以保护可通过下面3种可能途径实现：危及器官(OAR)作为约束条件，对靶区剂量函数进行优化；靶区剂量作为约束条件，对OAR剂量进行最小化；靶区剂量和OAR剂量一起构成函数进行优化；√靶区剂量和OAR剂量一起构成函数进行优化，其目标函数一般式：根据治疗的地点和靶区的定位及大小来调整惩罚，以反映全面的治疗目标临床研究和应用最为广泛的物理目标函数基于剂量的目标函数(dose-basedobjectivefunction)基于剂量体积的目标函数(dose-volume-basedobjectivefunction)基于等效均匀剂量的目标函数(equivalentuniformdose-basedobjectivefunction)基于剂量的目标函数

(dose-basedobjectivefunction)基本形式只有超过耐受剂量的OAR点才对它的目标函数构成有贡献应用基于剂量-体积的目标函数

(dose-volume-basedobjectivefunction)基于剂量-体积的目标函数对于靶区，可用两种剂量体积标准限制冷热点的出现V(82Gy)≦5%及V(79Gy)≧95%只有当正常组织的吸收剂量位于D1与D2之间时，才对该目标函数有贡献基于剂量体积的优化仅惩罚一定范围内突破剂量限制的点，因此，在优化处理过程中更具灵活性01040203基于等效均匀剂量的目标函数(EUD-basedobjectivefunction)EUD是一种生物等效剂量。若以此剂量均匀照射所产生的生物效应，与实际的非均匀剂量照射所产生的效果相同，即等效，则可以用该EUD来表示实际的非均匀剂量分布。EUD广义形式为：（适用于肿瘤和正常组织）基于等效均匀剂量的目标函数

(EUD-basedobjectivefunction)EUD简单形式：目前以剂量-体积为基础的目标函数已经成为公认的标准，这种方法易于使用，不复杂，速度快，对于多数治疗部位，都能得到较满意的计划，可作为常规临床实践的首选。以EUD为基础的优化是一种颇具竞争力地替代方法，它的表达式简单，容易计算，且在一定程度上模拟了被照射器官的生物效应。它是物理目标函数到生物目标函数的一个过渡，将在今后的IMRT放射治疗中将会得到越来越广泛的应用。小结梯度算法(Gradientmethod)确定性方法(Deterministicmethod)模拟退火法(Simulatedannealing)遗传算法(Geneticalgorithm)随机性方法(Stochasticmethod)优化算法EUD数学形式