《放射治疗计划学》课件-剂量计算与剂量归

剂量计算与剂量归一《放射治疗计划学》目录1概述2基本概念3临床应用4总结01概述剂量计算的重要性《放射治疗计划学》放射治疗设备所选择参数和实际临床治疗效果之间的连接纽带，是放射治疗过程中的核心部分。剂量计算的重要性粒子在模体或人体中能量沉积的空间分布，其根据射线与物质作用的物理机制，计算射线照射到人体(或体模)中能量沉积的空间分布。剂量计算的定义组织密度对剂量计算的影响《放射治疗计划学》体内组织的不规则轮廓和不均匀性密度，会改变原射线和散射线光子的能量注量分布以及次级电子的输送和能量沉积。对组织密度不均匀性的处理能力和对次级电子的能量沉积的处理方式，是剂量计算模型优劣的标志。02基本概念概述《放射治疗计划学》123在IMRT优化过程中，射野被看作是由多个小的射束组成，每个射束方向通过的所有粒子的能量沉积就形成了该射束的注量分布。IMRT优化通过卷积或叠加各个射束的注量分布，就可以得到射野的剂量分布，而射线通量优化则是利用多种数学形式和算法来优化射线的强度。射野剂量分布每种方法都有其优缺点，可以根据目标函数的特性和个人特定的偏好进行选择，以最大程度地满足治疗需求，同时降低副作用。优化引擎选择光子剂量计算模型分类《放射治疗计划学》根据对次级电子在介质中运输和能量沉积的处理方式的不同，光子剂量计算模型可分为：能量局部沉积类算法和能量非局部沉积类算法。光子剂量计算模型分类光子剂量计算模型分类《放射治疗计划学》X射线与物质产生的次级电子在介质中没有运输，全部能量都沉积在碰撞点。如线性衰减法、有效衰减系数法、一维BATHO指数算法、三维等效空气比(EquivalentTissueAirRatio，EATR)法、微分散射空气比(DifferentialScatterAirRatio，DASR)法和DVOL法等。这类算法主要根据介质密度对pD进行校正，因此对sD只能做近似处理。它虽考虑了粒子在体模内传输的能量衰减变化，但没有考虑次级电子的传输情况，因此其计算精度差，仅适合于快速估算。

第一类算法1次级电子具有一定的运输过程，可以将能量沉积在作用点以外的组织，如卷积/叠加算法、蒙特卡罗算法等。这类算法同时考虑了粒子的能量衰减和次级电子的传输，故能获得更加精确的剂量计算结果，已成为当今主流的光子剂量计算模型。第二类算法2剂量归一《放射治疗计划学》用给定的因子将MU和剂量整体放大或变小。改变射野权重，通常不需要重新归一。计划归一是在算法射野归一的基础上再次进行计划的归一。在对计划进行重新归一后，建议审核计划的绝对剂量，以保证安全。剂量归一1默认固定野调强计划为未归一状态。当重新归一后，MU根据剂量重新成比例调整，但是叶片运动在MU之前已经计算。所以归一计划超过了5%，建议对新的MU值重新计算叶片运动。如果是非Varian治疗机器，进行归一后需要重新计算叶片运动。未归一状态202临床应用肺部（或空气）能量沉积计算《放射治疗计划学》肺部能量沉积的剂量计算精度因算法而异，推荐采用蒙特卡洛或类蒙特卡洛算法，如医科达的Monaco和瓦里安的EclipseAcoursXB。肺部剂量计算精度01卷积算法在非均匀介质中计算精度较高，但在高密度肿瘤与低密度肺组织交界处的剂量计算精度较低。卷积算法局限性02高精度算法得出的等剂量线可能不如其他算法美观，但却能更准确地反映实际吸收剂量，因此更具参考价值。高精度算法优势03骨骼能量沉积计算《放射治疗计划学》在骨骼中，能量沉积的计算需要考虑射束衰减的等效长度，以准确评估能量在骨骼内的传播和沉积。光子束能量大于10MV后，电子对生成效应反应截面增加，且随光子能量的增加而增加，需考虑此效应对剂量计算的影响。骨骼等效长度计算1高能光子效应2高能光子束在骨骼内部和周围产生的剂量分布与6MV光子束相比更高，这需要考虑在实际应用中的影响。剂量分布差异3肺部（或空气）能量沉积计算《放射治疗计划学》对于金属中的能量沉积计算，推荐选择蒙特卡洛或类蒙特卡洛算法。蒙特卡洛或类蒙特卡洛算法优选01笔型束或卷积算法在高密度金属存在时会产生剂量计算不正确。笔型束与卷积算法限制02单个射野照射时，金属植入物后的剂量预期下降约20~30%，需考虑此影响对治疗计划的影响。金属植入物影响03IMRT和VMAT技术通过多个角度的平均，可显著降低金属对剂量的影响，可放心使用。IMRT与VMAT降低影响04金属问题在光子治疗上影响较小，但在质子治疗上影响较为显著，需特别注意。质子治疗受影响05造影剂能量沉积计算《放射治疗计划学》通过静脉注射造影剂后，使部分组织器官CT值会增大，根据造影剂的浓度、剂量与肿瘤的类型，CT值可增加上百HU。造影剂影响CT值01根据造影剂的浓度、剂量与肿瘤的类型，CT值可增加上百HU。因此，增强CT所对应的电子密度值与人体组织器官实际密度值并不相符。增强CT与放疗剂量02许多文献计算表明这个差异不大，特别是胸腹部肿瘤，在1~2%以内；但是，因为靶区在人体中的位置不同，剂量差异可能高达7.8%，而使用不同的TPS算法则可能会超过20％。TPS算法与剂量差异03主剂量/散射剂量《放射治疗计划学》主剂量为单位质量内，一次带电粒子和第一次跟介质交互的光子所释放的二次带电粒子所沉积的能量；散射剂量定义为单位质量内，不止一次跟介质交互的、来自韧致辐射和湮灭产生的光子所释放的带电粒子所沉积的能量。半影区剂量《放射治疗计划学》半影区剂量急剧变化半影区是指照射野边缘剂量随离开中心轴距离的増加而发生急剧变化的区域，此处剂量分布受外界条件干扰比较大。剂量分布受多种因素影响半影区剂量分布受到多种因素的影响，其中主要包括射野的物理半影和一次带电粒子在介质中的扩散。05总结小结《放射治疗计划学》剂量计算的精度直接影响着放射治疗的精度与疗效。有研究结果表明：照射剂量的准确性提高1%，肿瘤的治愈率便可提高2%。考虑到临床上的实际需要，计划系统对剂量计算的精度要求为