【摘 要】
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碳离子因其独特的物理学和生物学优势,成为肿瘤放射治疗最理想的射线之一。随着国产碳离子束治疗装置的不断建设和运营,越来越多的肿瘤患者受益于碳离子束放射治疗。患者治疗计划的剂量验证是放射治疗工作流程中的重要步骤,它可以确保患者实际接受的剂量符合治疗计划的设计要求,从而达到最佳的治疗效果。EBT(External Beam Therapy,EBT)系列的第3代辐射变色胶片作为患者治疗计划剂量验证的常用手
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碳离子因其独特的物理学和生物学优势,成为肿瘤放射治疗最理想的射线之一。随着国产碳离子束治疗装置的不断建设和运营,越来越多的肿瘤患者受益于碳离子束放射治疗。患者治疗计划的剂量验证是放射治疗工作流程中的重要步骤,它可以确保患者实际接受的剂量符合治疗计划的设计要求,从而达到最佳的治疗效果。EBT(External Beam Therapy,EBT)系列的第3代辐射变色胶片作为患者治疗计划剂量验证的常用手段,具有空间分辨率高、能量依赖性低、组织等效性好等优势,广泛应用于光子和质子放疗患者的治疗计划剂量验证。不同于电离室的直接剂量获取,EBT3胶片的剂量获取依赖数字化过程将胶片扫描为可处理的数字图像,再通过数据处理软件将数字图像转换为剂量信息。除此之外,当EBT3胶片应用在高线性能量转移(Linear Energy Transfers,LET)的碳离子束剂量测定时,会发生猝灭效应而导致胶片剂量的欠响应。数字化过程中的参数规范、扫描伪影消除以及辐照结束后胶片剂量的欠响应修正,是EBT3胶片应用于碳离子束放射治疗的剂量测量和患者计划剂量验证的必要工作。本文围绕EBT3辐射变色胶片在碳离子束下的剂量学特性展开研究。首先,规范了实验室标准下进行EBT3胶片数字化的扫描参数,保证多次实验数据扫描时参数的一致性,进而得到精确的扫描结果用于分析处理;其次,使用大剂量区间的梯度剂量刻度数据,对比了基于净光密度值的剂量响应曲线在几种拟合公式下的拟合结果,确定了最佳的拟合公式。随后根据剂量响应曲线公式中拟合参数随LET所占剂量比例的变化规律提出了拟合参数剂量修正方法,相较于相对效率(Relative Efficiency,RE)剂量修正方法减少了5%的剂量偏差;最后,对胶片数字化过程中的扫描伪影进行了消除。通过覆盖双面镀膜的减反射玻璃来避免胶片与扫描窗间距对数字化结果的影响,借助净光密度值的抛物线拟合方法消除了横向响应伪影。横向扫描伪影的影响随胶片剂量的增加而增大,而碳离子束辐照后EBT3胶片因猝灭效应表现出剂量的欠响应,为避免胶片欠响应对消除横向响应伪影的影响,通过光子梯度剂量辐照EBT3胶片的实验结果,得到了针对具体扫描仪的横向响应伪影消除方法。本文规范了EBT3胶片数字化扫描的参数设置,建立了EBT3胶片在碳离子混合LET辐照下的拟合参数剂量修正方法,消除了EBT3胶片数字化过程中的扫描伪影,为EBT3胶片应用于碳离子束放疗患者的计划剂量验证提供了基础的实验数据并完成了前期的准备工作。本文得到的结论如下:1.基于净光密度值的常用剂量响应曲线拟合公式,拟合优度均高于0.9990,可以根据数据处理的需求进行选用;2.拟合参数剂量修正方法可将剂量偏差控制在5%以内,优于RE剂量修正方法10%以内的剂量偏差;3.覆盖双面镀膜的减反射玻璃进行胶片数字化可以得到更加精确的扫描结果,进而获得更加准确的剂量分布;4.基于净光密度值的抛物线拟合方法很好的消除了横向响应伪影,可以提升患者治疗计划剂量验证的γ通过率。
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