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Monaco 治疗计划系统中电离室模型构建与评估

[日期:2018-10-13]   来源:河北省临床医学工程学会  阅读: 0[收藏本站]

 

Monaco 治疗计划系统中电离室模型构建与评估

张若辉1,2  白文文1  苗明昌1 王世广3 景仲昊1尚凯1 王京1 迟子锋1

1050011 石家庄,河北医科大学第四医院放疗科

2300072  天津,天津大学生物医学工程系

                               3050011  石家庄,河北医科大学第四医院妇瘤科

通信作者:迟子锋,Email:chizf216@126.com

河北省引进留学人员资助项目(项目编号:C2015005006)

 

目的Monaco 治疗计划系统采用蒙特卡罗(MC)计算方法提高了计算精度。是目前最精确的剂量计算方法,尤其当计算涉及不均匀组织时,被称为剂量计算中的“黄金标准”,但采用蒙特卡罗剂量计算会引入统计噪声,进而影响采用感兴趣点进行的剂量评估的准确性。球体采样即在放疗计划设计和审核中中,采用用户定义的球体积替代有效点,围绕有效点进行球体取样。本研究通过模拟不同半径大小((2.5,2,1.5和1 mm))和不同电子密度(模型A 食管腔电子密度0.21、模型B 空气电子密度0.001和 模型C 默认CT电子密度)的球体积模型替代电离室有效点剂量进行取样与测量值进行对比,并分析比较那种电离室球体积模型可以更好量化统计噪声对放疗剂量的影响,以降低随机误差提高剂量统计精度。

方法:将电离室(IC)放置在圆柱型均匀模体的中心分别在不同射野角度进行直接剂量测量。在扫描的CT体模系列中,勾画IC敏感体积长度,将等中心点定义为模拟有效点。根据测量模式在TPS中模拟所有射野,采用2mm体素计算网格间距要求相对标准偏差≤0.5%。 在不同的采样球半径(2.5,2,1.5和1 mm)下对比三种不同电子密度(ED)IC模型(模型A 食管腔电子密度0.21、模型B 空气电子密度0.001和 模型C 默认CT电子密度)计算值与测量值进行比较,确定MC计算统计不确定度对剂量精度影响。

结果.Monaco计划系统中三种IC模型在不同球半径下计算值和实际测量值的相对误差比较结果:三种IC模型在不同球半径下计算值和实际测量值的相对误差。当采样球半径在1.0-2.5mm之间变化时,采用模型A时,测量和模拟计算的绝对相对误差最大和最小值分别为1.08%和0.12%;采用模型B时,测量和模拟计算的绝对相对误差最大和最小值分别为3.36% 和0.31%;采用模型C时,测量和模拟计算的绝对相对误差最大和最小值分别为1.47%和0.55%;对于在Monaco计划系统模拟的IC有效测量点模型A(采用食管腔电子密度0.21)比采用模型B(采用 空气电子密度0.001)和模型C(默认CT电子密度)更稳定更接近实际测量值。当IC有效点测量模型采用模型A,采样球半径为1.5mm时,模拟值和实际测量值绝对平均偏差最小为0.49%。当IC有效点测量模型采用模型B和模型C时,采样球半径为2.5mm时,模拟值和实际测量值绝对平均百分比最小偏差,分别为0.61%和0.70%。因而,在Monaco 治疗计划中,对31010电离室的有效点测量模型推荐使用电子密度为0.21和取样半径为1.5mm球体积替代有效点剂量测量以减小蒙卡随机统计误差。当IC使用模型B和模型C时,推荐统计采样球半径为2.5mm。

结论:对于在Monaco计划系统模拟的IC有效测量点模型A比采用模型B和模型C更稳定更接近实际测量值。对31010电离室的有效点测量模型推荐使用电子密度为0.21和取样半径为1.5mm球体积替代有效点剂量测量,可降低蒙卡剂量计算中统计噪声对剂量测量精度影响进而提高剂量统计精度。该研究结论对于在治疗计划系统中对标准射野剂量验证和不同射野入射角度下治疗床模型构建具有重要意义。对于常规外照射剂量测量所采用的大电离室(Farmer 30010 0.6cm3)其有效点测量模型所对应的电子密度值和球体取样半径需更进一步研究。

  【关键词】 蒙特卡罗; 电离室模型; Monaco治疗计划系统; 球体采样

 

 

 

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