重离子治疗计划系统相关问题研究及实践

对重离子放射治疗的历史及束流配送系统进行简要回顾之后，本论文重点介绍了重离子治疗计划系统及在此方面所做的一些实践工作，最终目的是给正在进行重离子放射治疗临床试验研究的中国科学院近代物理研究所提供一些实践经验，为即将开展的深部肿瘤重离子治疗计划系统的建立奠定基础。本论文在医学影像算法平台MITK(medical imaging toolkit, MITK)的基础上开发了一个集成化的三维医学影像处理程序，提供了一个一致的框架，整合医学图像读取，二维、三维交互操作，医学图像三维面绘制等功能，并且完全支持DICOM3.0标准。在此基础上，利用IDL（interactive data language，IDL）实现了对医学CT图像像素值的提取，在对像素值沿束流贯穿方向上进行水等效处理后，根据CT图像给出的信息完成了初步的剂量计算与治疗计划的设计，并提出了一些治疗计划的验证方案。治疗计划系统是一种融合了多种诸如数学、放射物理学、放射生物学、计算机图形学、数字图像处理等学科的复杂软件系统，是放射治疗专家预先规划治疗方案的一种计算机辅助工具。其内容包括图像重建、靶区及紧要器官的划分、重离子束照射通道及束流能量的选择与确定、处方剂量向重离子辐照场强度的反演、辐射场的优化、重离子束辐射场控制数据的产生、剂量计算结果的二维及三维显示、治疗计划的生物效应评估以及治疗计划的优化等。本论文利用MITK和IDL对上述部分内容提供了一个基本的解决方案，为今后开发更加完善的重离子治疗计划系统搭建了框架