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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡忠宏
研究生(外文):Chung-Hung Tsai
論文名稱:改良式軟片劑量驗證應用於強度調控放射線治療之研究
論文名稱(外文):An Improved Method of Film Dosimetry for IMRT
指導教授:莊克士莊克士引用關係
指導教授(外文):Keh-Shih Chuang
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:原子科學系
學門:工程學門
學類:核子工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:強度調控放射治療劑量驗證類神經網路光密度值
外文關鍵詞:dose verificationover-responseneural netenergy spectra
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強度調控放射治療 (intensity modulated radiation therapy; IMRT) 的劑量驗證有三個主要特點:空間解析度要高,測量是要在整個平面,能夠測量數個射束的整體劑量。用軟片作劑量測量大致可以滿足這些條件,但是由於(1)軟片對低能量光子較靈敏,吸收係數較強。(2)受散射光子的影響在不同深度的能譜分佈也不同,使得軟片的劑量驗證需要對深度與照野大小作校正,且僅能用於單一射束。為此我們發展出一套改良系統,利用數種材質的濾片與軟片之組合接受X光的照射,再以類神經網路將不同能譜與劑量之間的關係找出來,可以得到實際的劑量。
先前的研究對於軟片應用在動態性照野,導致照射至軟片的能譜變化皆無法適當地加以修正,本研究針對軟片光密度值轉換劑量所需面對的能量依持性加以探討。利用X光能譜對各種不同材質衰減係數的差異,分析到達各測量點的能譜組成資訊,再藉由適當的轉換函數對應各能譜,並轉換為劑量值。實驗結果顯示,經本系統轉換的劑量值,在深度及照野變化的情況下,仍能有效轉換劑量至最大誤差小於±4%,平均誤差2%左右,此為臨床上可接受之誤差範圍。

X-ray film emulsion contains high-Z elements that preferentially respond to photons with energies below 400 keV. This over-response significantly overestimates the dose at deep parts of a phantom where the low-energy photons are abundant due to scattering. Previous method used a high Z foil placed next to film to improve the dose response. However, this method cannot be used for off-axis dose measurement. It’s inappropriate for multiple fields dose verification.
We propose an improved film system by using the combination of film with various filters (None, Pb, Cu, and Al) so that each film is irradiated to different energy spectrum and the readings of these four films are input to a neural net that relates the actual dose with energy spectra.
Percentage depth dose (PDD) measured by the film system in the polystyrene phantom for a 10cm×10cm field size of a 6MV linear accelerator together with measurement in a water phantom using an ionization chamber detector were served as a training data set to the neural net. To validate this method, the PDD of a 20×20 field size and the dose distribution of an off-axis location at 5cm are estimated using this trained neural network. The maximum differences between the measurements of film system and ionization chamber were less than ±4%, and less than 2% for the mean error in our investigation.
Further study of this film system will focus on the performance of multi-fields and its clinical application.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言. 1
1.2 研究方向及目的 2
1.3 本文架構 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 臨床劑量驗證方式介紹 4
(1) 游離腔(Ionization Chamber) 4
(2) 二極体偵測器(Diode Dosimeter) 5
(3) 熱發光劑量計(Thermoluminescent Dosimeter, TLD) 6
(4) 聚合物凝膠(Polymer gel) 7
(5) 電子式照野攝影裝置(Electronic Portal Image Device, EPID) 8
(6) 輻射變色軟片(Radiochromic film) 10
(7) 劑量驗証軟片(Kodak X-Omat, Ready pack film ) 11
2.2 軟片的能量依持性 12
2.3 解決方法 13
第三章 類神經網路(Neural Network)簡介 18
3.1生物神經網路 18
3.2 類神經元模型 19
3.3 類神經網路的運作 20
3.4 類神經網路的學習規則 21
第四章 材料與方法 22
4.1 軟片劑量校正曲線 24
4.2 水假体等劑量曲線測量 25
4.3 軟片等劑量曲線量測 27
4.4 Burch實驗的模擬 28
4.5 改良式Burch實驗 29
4.6 軟片數位化 30
4.7 結合軟片及類神經網路系統 32
第五章 結果與討論 35
5.1 未經修正之等劑量曲線 35
5.2 分開使用濾片之結果-Burch’s Method 35
5.3 網路訓練結果 41
5.4 結合軟片及類神經網路系統之結果 43
5.5 結合軟片及濾片同時照射 47
5.6 改進實驗裝置之結果 48
第六章 結論 50
6.1 軟片系統之應用 50
6.2 研究結果及系統優缺點 50
6.3 未來研究方向 52
【參考文獻】 53

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