剂量计算的发展历程

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剂量计算算法总结：

        肿瘤放疗中的剂量计算包括剂量计算方法法和剂量优化两方面内容。在剂量计算法中主要介绍了:Bentley-Milan (矩阵)模型, 计算机在放疗中得到广泛应用前, Bentley-Milan (矩阵)模型在放疗中广泛应用, 由于其过度的简化, 随着放疗计划系统对于剂量计算精度要求的不断提高, 直接使用矩阵模型的TPS系统越来越少; RBM剂量计算方法也是一种快速简单的剂量计算方法, 但其不能直接计算非均匀组织的剂量计算, 不过随着各种非均匀组织修正方法的应用, 其适用范围越来越广; PBM剂量计算方法可以用于非均匀模体的剂量计算, 且剂量时间也较快, 是目前应用最广的计算方法, 但其对射线束进行了相应的简化, 其在计算精度上存在一定程度的误差; Monte Carlo方法完全模拟了射束在靶区的运动, 是目前国际上普遍承认的计算精确最高的剂量计算方法, 但其过程复杂, 且运算时间较长, 目前极少在临床上使用, 还处于广泛研究和继续发展阶段; NeuRad剂量计算方法, 计算时间短, 适用范围扩大了, 但目前还处于学术研究阶段, 尚未用于临床。剂量优化是由治疗计划系统通过物理或几何学手段调节射线束相关物理学或几何学参数, 以获得理想的剂量分布的过程。

        综上所述, 在目前临床肿瘤放疗剂量计算工作中, 快速简单的剂量计算方法(RBM、PBM)仍占主导地位。

        当然在肿瘤放疗剂量计算中除上述几种计算方法外, 还有其他的方法, 如上世纪80年代提出的点核叠加剂量计算方法[30]; 2003年Christian Scholz等[31]提出的快速点核叠加剂量计算方法。且随着放疗技术的不断提高, 出现了一些多方法耦合的剂量计算方法, 如吴宜灿等[32]提出的MC与RBM、PBM耦合剂量计算等。这些方法在肿瘤放疗剂量计算发展过程中, 也充当了重要角色。

展望：

        (1) Monte Carle计算方法是剂量计算的“金标准”, 但其计算耗时太长。如何在保证其计算精度的情况下, 提高其计算速度, 将是一个很好的研究方向。

        (2) 很多学者将将几种计算方法交叉、合并, 扬长避短, 并用实验证明其先进性。因此, 探求一种综合几种算法优势以避开各方法不足的新的综合性计算方法, 将是一个非常有前途的研究领域。

        (3) NeuRad剂量计算方法适用于均匀模体、非均匀模体及未知材料模体的剂量计算且计算精度高、时间短, 其作为一个新兴的计算方法, 有广阔的研究前景。

        (4) 生物目标函数关心的是治疗的最高原则和根本目标——患者的生存质量。建立完善的放射生物学模型, 及健全放射生物学数据, 在剂量优化问题方面是一个非常有价值的研究方向。