2. Виды программ планирования

Программы планирования могут быть прямыми (для заданной формы конечного дозного распределения вычислить все характеристики входного пучка) и обратная (для заданных изменяемых характеристик пучка оределить дозное распределение). В настоящее время практически решается обратная задача.

Программы могут быть 2-D и 3-D.

Программы планирования могут использовать следующие алгоритмы.

1. Одномерная поправка на гетерогенность:

- метод эффективного коэффициента ослабления,

- метод ткане-воздушных отношений,

- метод эквивалентной радиологической толщины.

2. Степенной закон.

3. Расчёт поля неправильной формы:

- метод эквивалентного квадратного поля,

- метод интегрирования однократного рассеяния,

4. Метод эквивалентного ткане- воздушного отношения.

5. Интегрирование дифференциальных отношений «рассеяние – воздух».

6. Свёртка в трёхмерной геометрии.

7. Карандашный пучок.

8. Метод Монте – Карло.

1. Одномерная поправка на гетерогенность

Характеризуется сравнительной простотой реализации. В отдельных случаях приводит к значительным ошибкам, их применения следует избегать.

Учитывают только распределение плотности облучаемого объекта вдоль луча, соединяющего точку источника и точку расчёта дозы. Гетерогенность заменяется на плоскопараллельный слой с теми же плотностью и сечениями взаимодействия. Сначала рассчитывается доза для гомогенного случая, а затем умножается на поправочный коэффициент, равный отношению дозы в гетерогенной и гомогенной среде.

1. Метод эффективного коэффициента ослабления

Метод ткане-воздушных отношений

Поправочный коэффициент

C = T(d', W_d)/T(d, W_d), где

d – толщина ткани в гомогенной среде до точки расчёта,

d' – толщина ткани в гетерогенной среде до точки расчёта,

Т – отношение доз в ткани и в воздухе на глубинах d и d' для размера поля W_d на глубине d. Метод не учитывает боковые размеры гетерогенности и её положение относительноточки расчёта. Погрешность 3 – 5%.

2. Метод эквивалентной радиологической толщины

Поправочный коэффициент

С = P(d', W₀, F)/P(d, W₀, F)* ((F + d')/(F+d))², где

P – доза в точке на глубине d при размере поля облучения W₀, F – расстояние источник – поверхность. Доза зависит только от радиологической толщины ткани в гетерогенности до точки расчёта с поправкой на расходимость пучка. Предполагается, что масштабирование распределение дозы вдоль пучка выполняется не только для первичного пучка, но и для рассеянного излучения. Погрешность 3 – 5%.

2. Степенной закон (фотонное излучение)

3. Расчёт поля неправильной формы (фотонное излучение)

Используется при наличии в геометрии болюсов и блоков.

1. Метод эквивалентного квадратного поля (фотонное излучение)

2. Метод секторного интегрирования

Если есть зависимость вклада рассеянного излучения от радиуса в полярных координатах, то можно всё поле разбить на сектора примерно от кругов разных радиусов и внутри каждого сектора проинтегрировать по углу.

1. Метод интегрирования однократного рассеяния

4. Метод эквивалентного ткане-воздушного отношения

5. Интегрирование дифференциальных отношений «рассеяние – воздух»

6. Свёртка в трёхмерной геометрии

4 и 5 случаи интегрируют вклады от рассеяния по объёму или при расчёте дозы, или при вычислении эффективной электронной плотности. В общем виде

D = ∫∫∫Φ (r') K(r - r') dv,

где Φ - флюенс первичного излучения в точке r' внутри объёма, K(r - r') – функция, описывающая вклад в поглощённую энергию в точке r от единичного флюенса в точке r'. K(r - r') обычно вычисляется методом Монте – Карло для переноса излучения. Это уравнение свёртки по 3-мерному пространству, K(r - r') – ядро свёртки. Погрешность 2 – 3.5%.