宫颈癌放疗辐射模型的构建与仿真

在现代数字化放疗过程中，精确计算和评估照射靶区的能量沉积、肿瘤及正常组织的吸收剂量是决定放射治疗能否成功的关键。常规模体难以描述复杂的人体，将人体数字模型应用于放疗计划的设计与验证是较理想的思路和方法。现有的数字模型多来自欧美人种，其体元为均匀的物理参数，不能完全表示非均匀组织的人体结构，缺乏集成物理参数的细小组织结构，特别是缺乏国人特征的放疗辐射模型。为此，本项目拟基于中国可视化人体数据集对盆腔内组织结构进行精细分割及三维重建，并赋予相应的物理辐射参数，构建具有均质和非均质物理特性的女性盆腔辐射模型。以宫颈癌为研究对象，利用该模型运用临床放疗计划系统和蒙特卡罗算法等模拟宫颈癌的放射治疗。通过女性盆腔辐射模型的建立与宫颈癌的仿真放疗，探讨构建合理的、高精度的数字仿真放疗模型的研究方法和关键技术，为宫颈癌放射治疗方案的优化设计和评估验证，及盆内脏器辐射剂量的精确计算提供理论依据和仿真数据。

在现代数字化放疗过程中，人体内部组织辐射剂量的精确计算是肿瘤放射治疗中最重要的质量保证，精确计算和评估照射靶区的能量沉积、肿瘤及正常组织的吸收剂量是决定放射治疗能否成功的关键。放射治疗的剂量计算是与人体各种组织的质量即物理密度密切相关的，在同样照射条件下，不同的组织，如骨和软组织等，其吸收辐射能量的系数不一样。人体内器官辐射剂量的分布是无法通过仪表直接测量的，也不允许使用活体真人进行试验；X(γ)射线、电子束及其他重粒子入射到人体后，与人体组织相互作用，发生散射和吸收，能量和强度逐渐损失，对这些变化的研究，很难在人体内直接进行，需要在模体内完成。常规模体难以描述复杂的人体，将人体数字模型应用于放疗计划的设计与验证是较理想的思路和方法。现有的数字模型多来自欧美人种，其体元为均匀的物理参数，不能完全表示非均匀组织的人体结构，缺乏集成物理参数的细小组织结构，特别是缺乏国人特征的放疗辐射模型。为此，本项目基于中国可视化人体数据集对女性盆腔内组织结构进行精细分割及三维重建，建立了1套数字化女性盆腔解剖模型，并赋予相应的物理辐射参数，分别构建具有均质和非均质物理特性的女性盆腔辐射模型。以宫颈癌为研究对象，利用该模型运用临床放疗计划系统和蒙特卡罗算法等模拟宫颈癌的放射治疗。通过女性盆腔辐射模型的建立与宫颈癌的仿真放疗，探讨构建合理的、高精度的数字仿真放疗模型的研究方法和关键技术，为宫颈癌放射治疗方案的优化设计和评估验证，及盆内脏器辐射剂量的精确计算提供理论依据和仿真数据。本研究发表SCI论著2篇（标注资助），参加2009年全国解剖年会、2009年全国数字医学年会、2010年重庆市解剖年会和2011年全国数字医学年会。培养硕士研究生1名，参予重庆市科技进步一等奖1项。