IMRT多目标逆向计划系统平台的设计及可行性研究

论文摘要

调强放射治疗(Intensity Modulated Radiation Therapy IMRT)是一种先进的三维适形放射治疗技术,它的出现给放射肿瘤学带来了一次重大变革。调强放疗逆向计划系统可以根据计划制定者设定的目标,利用优化算法自动寻找最优的入射角度、布野方式和强度分布,使计划的制定过程自动化。在项目组前期在调强放疗的剂量计算、多目标优化方法等关键问题研究的基础上,本论文针对IMRT多目标逆向计划系统进行设计、开发,为项目组后期的研究工作提供平台支持。论文的主要工作有:(1)对系统涉及的多种优化算法、剂量计算方法进行了研究,对不同算法间的接口数据、文件格式进行了定义;(2)对系统进行了坐标定义,使不同剂量计算程序集成到系统时有章可循;(3)对系统的逆向计划过程进行了流程定义,该流程根据剂量计算的特点,避免了优化过程中重复调用剂量计算程序,大大节省了优化时间;(4)对设计的多目标逆向计划系统的各功能模块进行了阐述;(5)通过具体算例验证了系统的可行性。论文的研究工作得到国家自然基金(60872112)、浙江省自然基金项目(Z207588)的共同资助。

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摘要

ABSTRACT

第1章绪论

1.1 概述

1.2 调强放射治疗

1.2.1 调强放射治疗概述

1.2.2 调强放射治疗的发展历史

1.2.3 调强放射治疗的逆向计划

1.2.4 调强放射治疗的实现方式

1.2.5 调强放射治疗计划系统的国内外研究现状及关键技术

1.3 论文的主要内容

第2章逆向计划系统中的多目标优化算法

2.1 算法基础

2.1.1 遗传算法

2.1.2 模拟退火算法

2.2 多目标优化的基本概念

2.3 多目标优化算法

2.3.1 多目标遗传算法

2.3.2 基于交叉变异扰动的MOSA算法

2.3.3 改进的快速非支配分类遗传算法

2.3.5 多目标梯度算法

2.5 小结

第3章 IMRT多目标逆向计划系统的设计

3.1 概述

3.2 系统分析

3.2.1 系统的设计目标

3.2.2 系统设计的关键技术

3.3 IMRT多目标逆向计划系统设计

3.3.1 系统模块组成

3.3.2 逆向计划的过程

3.4 系统各主要模块的功能及用户界面

3.5 小结

第4章 IMRT多目标逆向计划系统可行性研究

4.1 算例一

4.2 算例二

4.3 算例三

4.4 小结

第5章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果

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