非晶硅电子射野影像装置的剂量学研究

论文摘要

电子射野影像装置（EPID）最初的设计目的是临床上用于患者摆位的位置验证。随着放疗技术和EPID本身的不断发展,将EPID用于加速器照射野质量保证和剂量验证的尝试也越来越多。但目前,国内外文献主要研究的是扫描液体电离室型EPID,而在剂量验证上得出的结论并不理想。本研究回顾了EPID的分类和临床应用,调强放射治疗（IMRT）及其质量保证常见方法,以及目前EPID在IMRT验证中的应用情况,介绍了非晶硅EPID的结构和剂量刻度校准方法。本研究使用MATLAB共编写了30余个专用函数,程序代码超过了3000行,独立开发了一套软件工具,用来实现数据的读写、处理、分析、统计、显示、制图等功能。将Varian 21EX电子直线加速器的PV aS500 a-Si EPID作为研究对象,研究TPS与EPID平面剂量的导出、读取与数据特征分析。基于一些假设,寻找EPID数值（EV）与跳数（MU）以及EPID剂量（ED）的关系,建立EPID的剂量刻度校正曲线,并分析拟合误差的产生原因和可能影响。将EPID图像和TPS图像的位置进行配准和刻度,并将距离一致性分析法（DTA）用于EPID的剂量验证。分别选取一例前列腺癌和鼻咽癌病例设计三维适形放疗（3DCRT）和调强放疗（IMRT）计划。在上述研究基础上,尝试将EPID用于临床剂量学验证,并将其结果与MapCheck进行比较。总的来说,EPID的结果较MapCheck略差,相近的通过率,DTA误差要求大约差1-2个级别。这可能与EPID陡峭的半影响应有关,还可能与本研究采用的位置配准算法和DTA算法存在的误差有关。本研究主要对非晶硅电子射野影像装置（a-Si EPID）进行探索性的剂量学研究,并开发相应的软件工具。虽然目前研究结果没有达到预期的水平,但这为进一步对a-Si EPID的剂量学研究打下了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 电子射野影像装置（EPID）
• 1.2 EPID 的分类
• 1.2.1 荧光系统
• 1.2.2 扫描液体电离室系统
• 1.2.3 固体探测器系统
• 1.3 EPID 的临床应用现状和背景
• 1.3.1 位置验证
• 1.3.2 加速器照射野质量保证
• 1.3.3 剂量验证
• 1.4 本研究主要内容与方案
• 第2章 调强放射治疗（IMRT）的质量保证
• 2.1 调强放射治疗（IMRT）
• 2.2 IMRT 质量保证
• 2.2.1 照射野胶片注量图的验证
• 2.2.2 电离室绝对剂量的验证
• 2.2.3 胶片轴向截面等剂量分布的验证
• 2.2.4 等中心位置的验证
• 2.2.5 MapCheck 照射野注量图绝对剂量验证
• 2.2.6 常见平面探测器
• 2.2.7 小结
• 第3章 EPID 在IMRT 验证中的应用
• 3.1 位置验证
• 3.2 剂量验证
• 3.2.1 扫描液体电离室型EPID 在IMRT 剂量验证的应用
• 3.2.2 非晶硅型EPID 在IMRT 剂量验证的应用
• 3.3 结论
• 第4章 非晶硅EPID 的剂量学研究
• 4.1 非晶硅EPID 的结构
• 4.1.1 图像探测单元（IDU）
• 4.1.2 PV aS500 探测器的建成区
• 4.1.3 PV aS500 像素点的原理和微观结构
• 4.1.4 PV aS500 数据读取结构
• 4.1.5 特别注意事项
• 4.2 EPID 的剂量刻度校准
• 4.2.1 本底图像（DF）
• 4.2.2 泛野图像（FF）
• 4.2.3 标准校正方法
• 4.2.4 累积图像获取模式
• 4.3 采用的编程工具MATLAB 简介
• 4.4 TPS 平面剂量的导出、读取与数据特征分析
• 4.4.1 TPS 平面剂量的导出
• 4.4.2 TPS 平面剂量的读取与数据特征分析
• 4.5 EPID 平面剂量的导出、读取与数据特征分析
• 4.5.1 EPID 平面剂量的导出
• 4.5.2 EPID 平面剂量的读取
• 4.5.3 EPID 平面剂量的数据特征分析
• 4.6 EPID 数值（EV）与跳数（MU）的关系
• 4.7 EPID 的剂量校准刻度曲线
• 4.8 低剂量范围误差较大的可能原因
• 4.9 EPID 图像和TPS 图像的位置配准和刻度
• 4.10 距离一致性分析法
• 4.10.1 低剂量阈值过滤
• 4.10.2 距离一致性分析法
• 第5章 非晶硅EPID 用于临床计划的剂量验证
• 5.1 前列腺癌三维适形放疗（3DCRT）的计划验证
• 5.2 前列腺癌调强放疗（IMRT）的计划验证
• 5.3 鼻咽癌调强放疗（IMRT）的计划验证
• 5.4 计划验证结果的进一步讨论
• 第6章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果