三维在体剂量监测系统的物理模型及临床运用的初步研究

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1、三维在体剂量监测系统的物理模型及临床运用的初步研究(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：王骁踊指导教师：王石高工联合指导教师：刘晖副高二○一五年十二月Thephysicalmodelvalidationandclinicalapplicationstudyofthe3DinvivodosemonitorsystemThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMast

2、erofEngineeringbyWangXiaoyong(BiomedicalEngineering)ThesisSupervisor:SeniorengineerWangShiAssociateSupervisor:ChieftechnicianLiuHuiDecember,2015摘要摘要随着肿瘤放射治疗技术有着飞速的进展，精确放疗成为目前放疗技术的主要手段。由于放疗技术精细化所提出的高要求，产生了更大的潜在治疗失误风险，对质量保证的工作提出了更高的要求。基于EPID（ElectronicPortalImageDevice）的三维在体剂量监测系统不仅

3、检测了加速器的执行误差和患者位置变化导致的剂量误差，还验证了TPS（Treatmentplanningsystem）算法模型所导致的剂量计算误差，能够有效降低放射治疗的风险。论文的主要内容包括：1）对基于EPID的三维在体剂量监测系统进行了物理模型的建立，并和三维水箱测量数据进行了比对；2）对基于EPID的三维在体剂量监测系统在均匀模体和非均匀模体中的剂量重建准确性进行了验证和分析；3）运用三维在体剂量监测系统对实际患者的调强放射治疗计划进行了在体剂量验证，对其临床运用结果进行初步分析；4）运用三维在体剂量监测系统对鼻咽癌自适应放疗进行了初步探讨。研究结果

4、表明：均匀模体中，系统重建与电离室测量结果的差异为（0.12±0.91）%；在Delta4模体中，三维在体剂量验证系统重建剂量以及Delta4系统测量剂量和TPS结果比较的γ通过率（3mm/3%）分别为（94.18±1.69）%和（93.82±1.19）%，二者差别无统计学意义（t=0.295，p=0.783）。非均匀模体中，系统重建与电离室测量结果的差异为（0.03±0.85）%，和胶片测量结果比较的γ通过率（3mm/3%）为（95.24±1.62）%。三维在体剂量监测系统的三维剂量重建结果是准确，可以运用于临床之中。实际患者的在体剂量监测中，12例患者

5、的中心点剂量差别为（0.75±1.53）%，3mm/3%和3mm/5%标准下γ通过率分别为（89.11±3.24）%和（96.40±1.47）%。实际患者的在体剂量验证相对复杂，不能仅靠单一的γ通过率来判断计划是否符合标准，还需要结合DVH信息综合考虑。我们在国内率先运用三维在体剂量监测的方法对鼻咽癌的自适应放疗进行了初步研究，初步结果表明第20次治疗可能是鼻咽癌自适应介入的最佳时机。三维在体剂量监测系统能够真实反映患者靶区和危及器官实际剂量变化，有助于更加准确的判断自适应介入的时机。关键词：电子射野影像装置；三维剂量重建；在体剂量验证；鼻咽癌自适应放疗I

6、AbstractAbstractWiththerapidprogressoftheradiationtherapytechnology,precisionradiotherapyhasbecomethecurrentstat-of-artmeansofradiationtreatment.Theexceptionallyhighstandardforprecisionandaccuracyofthetreatmentbringsmuchhigherriskofpotentialerrorsindosedeliveringoftreatment,thusre

7、quiresahigherstandardforqualitycontrolandqualityassuranceofradiotherapy.BasedonEPID(ElectronicPortalImageDevice),a3Dinvivodosemonitorsystemwasproposedtoeffectivelyreducedriskofpotentialradiotherapyerrorsbycheckingthedosedifferencebetweentheplaneddosewiththeactualdosethatmaybecause

8、dbytheerrorsfromhardwareandsoftwa