用于重带电粒子放射治疗中剂量分布计算的网格剂量扩展算法

本文提出了一种用于质子及重离子放射治疗剂量分布计算的笔形束（PB）算法的新变体——网格剂量扩展（GDS）算法。由于卷积积分中的近似，物理计算与简单的网格间能量转移解耦，GDS算法本质上比传统PB算法更快。它被轻松实现于碳离子放射治疗计划系统中，以实现射野中真实的射束模糊，而这在宽束（BB）算法中是缺失的。对于典型的前列腺治疗，GDS算法相对于BB算法的减速因子为1.4，相较于减速因子通常为几十的传统PB算法，这是一个巨大的改进。对于碳离子放射治疗中常用的水平和垂直共面射束，GDS算法在数学上等价于PB算法；而对于成角射束，则会在原始展宽的尺寸内发生剂量变形，对于入射角为$30^\circ$的单质子笔形束该变形在3 mm以内，在实际应用中需要根据临床要求与容差进行评估。