放射治疗已经发展成为一种十分重要的癌症治疗手段,调强放射治疗是当今放射治疗技术中的热点。调强放射治疗就是在射束剖面上产生非均匀的辐射强度分布,使得人体内的剂量分布与靶区达到三维适形,同时紧要器官得到更好保护。它的优点是更好的保护紧要器官,使靶区达到足够的剂量。它的缺点是强度分布复杂,需要更多的子野或者更长的照射时间。不少人关注强度分布的平滑化问题,希望能发展一种方法,用该方法优化的强度分布可以产生满足评价指标的剂量分布,同时该强度分布的复杂程度又尽可能的低。本文在调强优化的基本原理基础上,重点提出作为调强优化的新方法——多野平移叠加法,产生平滑的强度分布,并发展了一种静态多叶准直器子野化的优化方法。 首先,在给定调强优化简并解的基本定义的前提下,分别从优化计算模拟病例出发,得到模拟病例在给定软约束、剂量体积约束、剂量体积约束与硬约束同时存在的三种约束条件下的结果,比较其剂量体积直方图,得出调强优化存在简并解的实验结果,完成了调强优化简并解的实验验证。 其次,在存在简并解的基础上,提出了多野平移叠加法——用于调强优化的另一种方法。常规优化的方法为每一个射束设置一个强度矩阵,参与优化。多野平移叠加法为每一个射束设置多个射束元大小相同的强度矩阵,它们在多野准直器叶片的方向上彼此平移了一段距离,参与优化,叠加后提高了强度的空间分辨率。这种方法得到了满意的结果,它的强度分布更平滑,剂量适形更好,减少剂量噪声,可以消除极小子野的出现,是一种好方法。 最后,为了进一步减少子野个数,提高执行效率,提出了使用图形图像处理中的轮廓提取算法计算调强放疗中多叶准直器子野的基本原理和方法,作了基本探索。应用图像处理中使用的方向链码来表示分级强度轮廓的在两个正交方向上的凹凸变化的复杂程度,作为子野准直器叶片移动方向的选择依据,减少子野个数,从而减少照射的时间。这样就改变了人为指定一个方向的常规选择叶片方向的方法。 本文在多野平移叠加法和子野化算法上的研究探索,在临床应用上具有很现实的意义。