基于离散坐标玻尔兹曼求解器的计算机断层扫描中光子注量与剂量估计
医学物理
2018-11-30 v1
摘要
在本研究中，使用软件包 DOCTORS 对锥束单投影和轴向 CT 扫描进行建模，该软件包采用离散坐标法求解线性玻尔兹曼方程。体模包括均匀的 35 cm 直径水柱和非均匀腹部体模。使用不同的模拟参数进行了一系列模拟，包括求积角度数、勒让德多项式展开阶数以及粗网格和细网格。还进行了蒙特卡洛模拟以对 DOCTORS 模拟进行基准测试。对 DOCTORS 和蒙特卡洛方法获得的模拟结果进行了定量比较。在确定论模拟与蒙特卡洛模拟的剂量估计上吻合良好，均方根偏差（RMSD）约为 2.87%。研究发现，在诊断 X 射线能量范围内，直接来自源的未碰撞光子注量对局部吸收剂量的贡献占主导。未碰撞光子注量可使用光线追踪算法精确计算。碰撞光子注量估计的精度受预计算的多群截面影响较大。DOCTORS 的主要优势在于其快速的计算速度。使用 DOCTORS，基于 GPU 的并行计算使得锥束 CT 剂量估计几乎可实时完成。
引用
@article{arxiv.1811.12391,
title = {Photon Fluence and Dose Estimation in Computed Tomography using a Discrete Ordinates Boltzmann Solver},
author = {Edward T. Norris and Xin Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.12391},
year = {2018}
}