逆向放射治療計畫系統中關鍵技術研究

《逆向放射治療計畫系統中關鍵技術研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由曹瑞芬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：逆向放射治療計畫系統中關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：曹瑞芬
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

放射治療是癌症治療的主要手段之一，其中70%以上的癌症病人需要接受放療。逆向計畫是精確放療實現的基礎，它由預期的治療結果，利用最佳化方法尋找最優的治療方案，在此過程中建立人體劑量模型並反覆的調用劑量計算。作為逆向計畫設計的平台-逆向放射治療計畫系統，在精確放療中起著決定性的作用，本提議項目以放射醫學臨床套用為最終目標，擬利用課題組多學科交叉人才優勢和已有的前期研究基礎，密切圍繞實現逆向放射治療計畫系統所涉及的關鍵技術問題開展多學科交叉基礎研究，開發相關軟體平台，並在在此基礎上建立和發展關鍵技術測試原型軟體平台並開展仿真體模進行實驗驗證。創新性研究內容包括：逆向放療計畫系統中全息人體劑量計算模型的建立和快速高精度耦合劑量計算方法研究，逆向計畫最佳化混合多目標最佳化方法研究。預期成果：為最終真正實現臨床精確放射治療技術建立基礎，並發展具有我國自主智慧財產權的逆向放射治療計畫系統。

結題摘要

放射治療作為癌症治療的三大手段之一，其中70%以上的癌症病人需要接受放療。逆向計畫是精確放療實現的基礎，它由預期的治療結果，利用最佳化方法尋找最優的治療方案。作為逆向計畫設計的平台-逆向放射治療計畫系統，在精確放療中起著決定性的作用，本項目密切圍繞實現逆向放射治療計畫系統所涉及的關鍵技術問題研究，對其中高精度人體建模方法，劑量計算方法及逆向最佳化方法進行深入研究，具體有： 1.發展了一種基於病人影像數據CT的高精度人體建模方法，該方法根據患者CT影像提供的人體幾何（解剖結構、位置屬性）和物理信息（密度、組織成分）構建精確的人體模型，使之能真實再現人體的複雜解剖結構，並體現不同個體的差異性，為放射治療提供精確的模型。 2.提出並發展了一種基於蒙卡筆形束MCFSPB方法，該方法滿足逆向調強計畫系統中逆向最佳化時對劑量計算快速的要求。在DPM程式基礎上，對其進行臨床實用性改進及加速研究，使得可以進行逆向放療計畫的驗證，並且計算時間在臨床可接受的範圍內完成。並且成功實現了兩種不同類型的方法在逆向放療計畫系統中的耦合套用，解決了速度及精度難以兼顧的問題。 3.根據逆向調強放射治療計畫系統中不同最佳化的要求及特點，在原來強度分布最佳化的基礎上，發展了直接子野最佳化，射野方向最佳化方法，滿足臨床上對逆向最佳化的要求。 在關鍵技術研究基礎上，完成了逆向調強放療計畫軟體系統的研發，為各關鍵技術的套用提供了平台。