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放射治疗的剂量验证是放疗质量保证的重要内容之一。本论文针对ARTS精确放疗计划系统关键技术中的光子反演与剂量验证方法进行深入研究,内容包括精确蒙特卡罗剂量计算程序的应用、光子入射剂量场反演重建方法、模体内吸收剂量分布的重建方法。
论文在研究蒙特卡罗剂量计算原理的基础上,采用EGSnrc通用蒙特卡罗程序模拟所用辐射源能谱在水中的剂量分布,并与实验测量数据进行了对比。由此提出利用EGSnrc程序设计并模拟了二维平面探测器获取放疗病人或模体的透射剂量数据,用于光子剂量场反演的研究。
根据患者体内剂量或体外透射剂量是由原射线(没有散射)剂量和模体散射线剂量两部分组成的原理,本论文在实验获取射野中心轴处均匀模体透射率并推算透射剂景散射核数据的基础上,运用模体二维透射剂景分布信息,发展了基于实验提取散射核数据的卷积叠加方法与迭代重建算法相结合的计算模型反演重建了光子入射剂量场的分布。
应用加速器临床基本数据推算的二维笔形束核和反演得到的光子入射剂量场分布相结合的创新思想,利用卷积叠加算法和原射线在物质中输运的物理特性,改进了吸收剂量计算模型,重建了模体内吸收剂量的分布。最后用计算机程序实现了光子剂量反演和剂量验证算法,并将最终反演结果与蒙特卡罗方法模拟或实验测量值进行了比较和校验,得出了剂量反演的误差,验证反演验证算法的可靠性。