本文描述了輻射與生物體相互作用的宏觀量和微觀量之間的聯(lián)系,介紹了從微劑量學(xué)到納米劑量學(xué)的發(fā)展趨勢和最新成果,以及測量、計(jì)算其中的微觀物理量的方法;探討了微劑量學(xué)和納米劑量學(xué)與輻射生物學(xué)之間的關(guān)系,以及它們在輻射防護(hù)和放射治療等應(yīng)用中存在的問題和未來進(jìn)一步發(fā)展的方向。
【摘要】蒙特卡羅劑量計(jì)算法一直被公認(rèn)為是最精確的輻射輸運(yùn)計(jì)算工具，因此很早就成為模擬輻射治療粒子輸運(yùn)的重要方法之一。但真正能應(yīng)用于腫瘤放射治療臨床工作的基于蒙特卡羅算法的放射治療計(jì)劃系統(tǒng)的推出卻經(jīng)歷了一個(gè)漫長的時(shí)間過程，目前仍在進(jìn)一步開發(fā)和優(yōu)化中?，F(xiàn)就通用蒙特卡羅應(yīng)用程序的發(fā)展歷史，介紹基于蒙特卡羅算法的放射治療計(jì)劃系統(tǒng)的研究基礎(chǔ);描述放射治療過程中完整的輻射輸運(yùn)的組成部分；總結(jié)此類系統(tǒng)的優(yōu)勢、研發(fā)難點(diǎn)和特有的限制條件；介紹能使蒙特卡羅算法應(yīng)用于臨床的主要途徑；并指出仍需要努力研究從而充分發(fā)揮其潛力的領(lǐng)域。
目的 在6種不同商用放射治療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS）間傳遞一組患者數(shù)據(jù)，比較計(jì)算出的感興趣區(qū)域（ROI）體積值，研究分析傳遞導(dǎo)致的變化趨勢和程度。 方法 2010年10月－2013年12月，將四川大學(xué)華西醫(yī)院臨床治療的10例鼻咽癌患者數(shù)據(jù)，從Monaco TPS導(dǎo)入各計(jì)劃系統(tǒng)，分別讀取各個(gè)ROI的體積值，按照體積大小分為8組。分組計(jì)算相對于Monaco TPS的體積差異，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 結(jié)果 對于小體積的ROI，不同TPS中計(jì)算得到的體積值差異可達(dá)65% ；整體是ROI的體積越大相對差異越小。但對于每一個(gè)單個(gè)的ROI，其體積值的差異變化似乎是隨機(jī)的。Raystation TPS中70%、Pinnacle TPS中38.75%、Eclipse TPS中88.75%、Masterplan TPS中97.5%、iPlan TPS中83.13%的ROI體積比Monaco TPS中的值小。 結(jié)論 采用醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信協(xié)議傳輸ROI體積在不同系統(tǒng)中不同計(jì)算值的現(xiàn)象是普遍存在的。在兩個(gè)不同系統(tǒng)間進(jìn)行直接的劑量體積直方圖比較之前，應(yīng)該先評(píng)估ROI體積的一致性。
相較于以往將靶區(qū)作為單獨(dú)區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)分割的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，本文提出了一種利用靶區(qū)周圍器官的位置及形狀信息來限定靶區(qū)形狀及位置，并通過多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的疊加融合空間位置信息，從而提高醫(yī)學(xué)圖像自動(dòng)分割精度的堆疊式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。本文以格蕾絲眼病為例，基于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了堆疊式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對其左右兩側(cè)放療靶區(qū)分別進(jìn)行分割。以醫(yī)生手動(dòng)勾畫結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算體積戴斯相似系數(shù)（DSC）和雙向豪斯多夫距離（HD）。相較于全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，堆疊式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)勾畫結(jié)果可以使左右兩側(cè)體積 DSC 分別提高 1.7% 和 3.4%，同時(shí)左右兩側(cè)的雙向 HD 距離分別下降 0.6。結(jié)果表明，堆疊式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在提升自動(dòng)分割結(jié)果與手動(dòng)勾畫靶區(qū)重合度的同時(shí)，減小了小區(qū)域靶區(qū)的分割誤差，進(jìn)一步說明堆疊式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能有效地提高格蕾絲眼病放療靶區(qū)的自動(dòng)勾畫精度。
【摘要】 目的 分析重力因素對二維探測器陣列驗(yàn)證靜態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的影響，判斷機(jī)架角度歸為0°的測量方法是否安全可靠?！》椒ā≡?°機(jī)架角和實(shí)際治療機(jī)架角分別測量靜態(tài)調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的劑量分布，以3 mm范圍內(nèi)偏差lt;3%(3% 3 mm)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行γ分析，獲得相對于參考劑量分布的通過率，分析通過率變化規(guī)律。分析兩種方法測量的等中心點(diǎn)絕對劑量的差異?！〗Y(jié)果 通過率的變化呈隨機(jī)分布，96.9%的照射野偏差lt;2.5%。所有計(jì)劃的85.7%絕對劑量偏差lt;2%，最大偏差為4.75%。 結(jié)論 使用二維探測器陣列在0°角進(jìn)行調(diào)強(qiáng)計(jì)劃的日常驗(yàn)證是安全可靠的。【Abstract】 Objective To analyze impacts of gravity on the verification of IMRT plans with 2-Dimensional detector arrays and to evaluate the reliability of the measurements in vertical direction (gantry angle=0). Methods The dose distributions for each beam in IMRT plans were measured with 0 degree gantry angle and actual gantry angle respectively. The γ percentage pass rate (according to 3% 3 mm) for each beam under each angle condition was obtained by the comparison between the measured dose distribution and the calculated dose map from the treatment planning system which was treated as the reference distribution. Then the absolute dose at the isocenter for each plan was measured at each angle condition and was analyzed. Results The variations of γ percentage pass rates between the two types of measurements were randomly distributed, and the deviations for 96.9% beams were less than±2.5%. The differences between absolute doses for 85.7% beams were less than±2% and the biggest deviation was -4.75%. Conclusion Verification of IMRT plans for the radiotherapy quality assurance using 2-Dimensional detector arrays in 0 degree gantry angle is safe and reliable.