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成果名称：医用电子直线加速器X射线剂量学研究和软件实现
申请单位：北京大学
成果编号：鉴字[教PP2005]第004号
鉴定日期：2005年4月29日
学 科：医药卫生
成果简介：
在完成北京市自然科学基金资助的重点项目"医用电子直线加速器X射线剂量学研究和软件实现"的过程中，研究和发展了新的医用加速器剂量场算法、电子束打靶前能谱的模拟算法及其应用的研究，发展了放疗治疗计划系统及验证系统的软件，并用磁共振成像波谱（MRIS）技术对肿瘤靶区的生物学特性进行了研究。
该课题针对北京医疗器械研究所电子直线加速器新产品研发的具体要求，充分发挥北京大学医学物理学科在基础和软件方法方面的优势，北研所在产品工程和工艺方面的优势，紧密结合产品发展的需要是课题的第一个特点。在项目执行过程中根据项目深入后遇到的新问题，把研究内容不断进行调整，比原定任务更加深入和具体，使得研究成果更加满足实际应用需求是本项目的第二个特点。具体成果归纳如下：
A．加速器X－射线的剂量学研究：为了更加准确估计病人体内剂量计算误差的来源，针对北研所的电子直线加速器，系统地开展了对散射份额的解析算法、MC算法，提高了剂量计算中对散射校正的估计精度，同时系统开展并实现对北研所电子直线加速器放疗的治疗剂量多种算法，发展了快速解析计算方法，MC计算方法，并和实验测量结果进行了比对，在均匀水模中心轴上的计算精度达到1％，平均精度达到2%好于合同的3％技术指标，其计算精度达到世界水平。在MC剂量计算中采用扩散法和小波法去噪声的方法学，在相同信噪比条件下，获得节省计算时间近100倍的成果，为MC方法在临床剂量计算中的直接应用打下了很好的基础。在这个基础上，我们完成了用于医用电子直线加速器的放疗计划软件包，和基于胶片的放疗计划验证系统及其软件包。
B．X－射线能谱研究和靶头结构的优化研究：采用用透射衰减法测量北研所电子直线加速器的X－射线能谱并用MC方法进行模拟计算，和水箱测量结果进行比对，证明方法是可靠的。在此基础上，用BEAM程序，开展了BJ-14医用电子直线加速器电子束散射输运理论，完成了BJ-20医用电子直线加速器18MV光子均整过滤器的设计。
C．肿瘤区域的功能成像研究和逆向优化方法：针对脑胶质瘤和前列腺肿瘤开展对肿瘤及其周围组织靶区内部结构核磁共振谱成像数据的降噪方法处理和定量分析方法，为逆向优化剂量算法打下基础。在此基础上，采用遗传退火杂交算法，实现了对放疗计划逆向优化算法的物理设计。
D．完成了相应的系统和软件包，其中包括：
三维治疗计划(TPS)软件包；基于胶片的TPS放疗计划验证系统和数据分析软件包；和定量分析软件包。
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