逆向放射治疗计划系统中关键技术研究

放射治疗是癌症治疗的主要手段之一，其中70%以上的癌症病人需要接受放疗。逆向计划是精确放疗实现的基础，它由预期的治疗结果，利用优化方法寻找最优的治疗方案，在此过程中建立人体剂量模型并反复的调用剂量计算。作为逆向计划设计的平台-逆向放射治疗计划系统，在精确放疗中起着决定性的作用，本提议项目以放射医学临床应用为最终目标，拟利用课题组多学科交叉人才优势和已有的前期研究基础，密切围绕实现逆向放射治疗计划系统所涉及的关键技术问题开展多学科交叉基础研究，开发相关软件平台，并在在此基础上建立和发展关键技术测试原型软件平台并开展仿真体模进行实验验证。创新性研究内容包括：逆向放疗计划系统中全息人体剂量计算模型的建立和快速高精度耦合剂量计算方法研究，逆向计划优化混合多目标优化方法研究。预期成果：为最终真正实现临床精确放射治疗技术建立基础，并发展具有我国自主知识产权的逆向放射治疗计划系统。

放射治疗作为癌症治疗的三大手段之一，其中70%以上的癌症病人需要接受放疗。逆向计划是精确放疗实现的基础，它由预期的治疗结果，利用优化方法寻找最优的治疗方案。作为逆向计划设计的平台-逆向放射治疗计划系统，在精确放疗中起着决定性的作用，本项目密切围绕实现逆向放射治疗计划系统所涉及的关键技术问题研究，对其中高精度人体建模方法，剂量计算方法及逆向优化方法进行深入研究，具体有：.1.发展了一种基于病人影像数据CT的高精度人体建模方法，该方法根据患者CT影像提供的人体几何（解剖结构、位置属性）和物理信息（密度、组织成分）构建精确的人体模型，使之能真实再现人体的复杂解剖结构，并体现不同个体的差异性，为放射治疗提供精确的模型。.2.提出并发展了一种基于蒙卡笔形束MCFSPB方法，该方法满足逆向调强计划系统中逆向优化时对剂量计算快速的要求。在DPM程序基础上，对其进行临床实用性改进及加速研究，使得可以进行逆向放疗计划的验证，并且计算时间在临床可接受的范围内完成。并且成功实现了两种不同类型的方法在逆向放疗计划系统中的耦合应用，解决了速度及精度难以兼顾的问题。.3.根据逆向调强放射治疗计划系统中不同优化的要求及特点，在原来强度分布优化的基础上，发展了直接子野优化，射野方向优化方法，满足临床上对逆向优化的要求。.在关键技术研究基础上，完成了逆向调强放疗计划软件系统的研发，为各关键技术的应用提供了平台。