基于epid建立调强三维剂量验证物理模型及临床应用研究

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1、基于EPID建立调强三维剂量验证物理模型及临床应用研究(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：医学院工程领域：生物医学工程申请人：黄妙云指导教师：王石高工联合指导教师：陈立新副研究员二○一五年十二月StudyonConstructionandClinicalApplicationofIntensity-modulated3DDoseVerificationPhysicalModelBasedonEPIDThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfu

2、lfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringbyHuangMiaoyun(BiomedicalEngineering)ThesisSupervisor:SeniorengineerWangShiAssociateSupervisor:AssociateProfessorChenLixinDecember,2015摘要基于均匀体模的剂量验证并不能完全反映患者解剖结构中调强放射治疗计划的执行剂量偏差。电子射野

3、影像系统（ElectronicPortalImagingDevice，EPID）具有高分辨率、无角度响应影响及测量简单的优点，已广泛地应用于临床治疗剂量验证。本课题中将使用EPID三维剂量验证系统，研究基于EPID的调强治疗三维剂量验证的准确性，并进行临床应用的初步研究。包括以下内容：1）分析EPID的剂量学特性及机械位置偏差；2）采集不同大小方野的EPID图像，建立验证系统的剂量验证物理模型，并确定物理模型的各项参数；3）在均匀模体中，比较EPID验证结果、电离室测量结果及治疗计划的点剂量差异；在

4、均匀和非均匀模体中，使用Gamma评估方法，分别比较EPID验证结果、胶片测量结果以及治疗计划结果的Gamma通过率；测试了EPID三维剂量验证系统物理模型的准确性。4）对不同部位肿瘤患者（头颈部10例，胸部11例，腹盆部10例），基于EPID进行调强放疗计划三维剂量验证，分析相应的Gamma(5%/3mm)、(3%/3mm)、(2%/2mm)通过率及各临床靶区、危及器官的剂量执行偏差。研究结果表明：1）EPID探测器的测量重复性及剂量线性误差均好于1%；2）建立了EPID三维剂量验证系统的物理模型

5、和使用的各项模型参数；3）在均匀模体中，比较EPID验证结果和电离室测量结果以及治疗计划系统计算结果，对于规则方野及其组合野来说，点剂量的平均偏差小于0.5%，对于调强放射治疗计划来说，中心点的剂量平均偏差小于2%；在均匀或非均匀模体中，通过测试计划比较了EPID验证结果与胶片测量的平面剂量结果、EPID验证结果与治疗计划系统计算结果的差异，其平面和三维剂量的Gamma(5%/3mm)、(3%/3mm)平均通过率均＞95%；4）应用EPID进行调强治疗的临床三维剂量验证，其Gamma(5%/3mm)

6、、(3%/3mm)、（2%/2mm）通过率分别为98.16%、98.26%、99.56%，94.14%、94.98%、97.80%及79.94%、81.32%、87.96%，并给出了治疗靶区D98、D95、Dmean以及各危及器官的执行剂量偏差。论文对基于EPID的三维剂量验证系统进行了剂量学的验证，并基于EPID进行了调强放射治疗三维剂量验证的临床初步研究。研究结果表明，基于EPID的三维剂量验证方法准确可靠，能为临床治疗的剂量验证提供一种更简便的技术手段，并提供更充分的剂量验证信息和数据。关键词

7、：调强放射治疗；电子射野影像装置；三维剂量验证；物理模型ⅠAbstractTheexecutiondosedeviationofintensity-modulatedradiotherapytreatment(IMRT)applicabletotheanatomicalstructurecannotbereflectedcompletelybythedoseverificationbasingonhomogeneousphantom.ElectronicPortalImagingDevice(EPI

8、D),whichhastheadvantagesofhighresolution,noangularresponseandsimplicityofmeasurement,issupposedtobeappliedasdoseverificationmoreandmorewidelyinclinical.Thecurrentstudyisonepreliminaryresearchtoexploreanovelphysicalmodelconstructedbasing