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3.2 调强放疗中的数学优化问题

在调强放疗计划中,参数的确定是关键,如射束数量、射束方向、射束强度等,只有确定了参数,才能通过射线调制设备向患者提供确定的辐射剂量。这需要通过具有优化引擎的逆向计划系统完成,一些参数由规划人员依据经验选择,一些参数由逆向计划系统自动生成。

一般而言,参数的确定可通过依次解决3个相互关联的优化问题来完成。第一个问题是射束方向优化,需要开发一些功能,以评估具有良好质量的射束方向组合。第二个问题是通量图优化,即根据处方剂量和射束数量、射束方向,寻找合适的射束强度,以达到最佳剂量分布。第三个问题是照射过程优化,即将最佳通量图转化为多叶准直器在实际照射过程中的叶片运动序列,以近似实现所需的剂量分布,完成子野分割过程。

静态多叶准直器利用多静态场技术,其叶片形状在剂量传递间隙变化。而动态多叶准直器允许叶片形状与辐射剂量同步变化,能够生成所需的剂量分布。优化目标是找到多叶准直器的最佳配置,以使处理时间尽可能短,处理时间包括射束打开时间和多叶准直器设置时间。

研究人员对调强放疗的射束强度优化问题进行了广泛研究。在逆向计划设计中,可以通过指定目标函数来确定临床目标,目标函数的选择对于优化治疗方案至关重要。目标函数的形式和优化策略对优化结果有重要影响。因此,在射束强度优化问题中,通常基于射束强度选择目标函数。 vXBy4YvV6vbT7HXt5OYF0WjfuhSm4grwlcmL/6Y1eqLnKZhkIIcUOAgqio9xP9Vu

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