使用截断剂量沉积系数矩阵的IMRT优化的定点迭代方法
摘要：强度调制放射治疗(IMRT)的治疗方案优化中，通常预先计算剂量沉积系数(DDC)矩阵，以参数化单位强度的每个射束束流对感兴趣区域中每个体素的剂量贡献。然而，由于计算机内存的限制和计算效率的要求，在实践中，通常截断小值的矩阵元素，这不可避免地会损害所得计划的质量。在IMRT优化中，应用了固定点迭代方案来解决这个问题，根据数值实验的观察，这个方案被报道为有效和高效。本文旨在指出这个方案背后的数学原理，并回答以下三个问题：1)固定点迭代算法是否收敛？2)当它收敛时，固定点解是否与使用完整DDC矩阵获得的原始解相同？3)如果不相同，固定点解是否比在没有固定点迭代的情况下获得的截断问题的简单解更准确？为了回答这些问题，我们首先使用简化的辐射流图优化(FMO)模型进行了数学分析和推导。然后，我们使用简化和原始的FMO模型对一个头颈部患者病例进行了数值实验。我们的数学分析和数值实验都表明，通过适当截断DDC矩阵，固定点迭代可以收敛。虽然收敛的解不是我们使用完整DDC矩阵获得的解，但与在没有固定点迭代的情况下获得的截断问题的解相比，固定点迭代方案可以显著提高计划的准确性。
作者：Zhen Tian, Masoud Zarepisheh, Xun Jia, and Steve B. Jiang
论文ID：1303.3504
分类：Medical Physics
分类简称：physics.med-ph
提交时间：2013-03-15