放疗绝对剂量的数学算法模型

本文提出一种通过物理模型计算放疗过程中每一个组织深度处绝对剂量的算法,它可代替蒙特卡罗仿真的部分工作且耗费时间更少.这个算法是基于对照射野内X射线产生电子的能量注量的积分运算,并考虑了射线的能谱及二次散射线,得到了后向散射对表面剂量的贡献比例,同时得到前向散射、后向散射及原射线剂量贡献的关系.比较了二次光子和二次电子的三维能谱,得出该能谱是粒子注量关于粒子能量和粒子运动方向的函数.为了得到每一深度处的光子注量,计算了有连续能谱的X射线的期望质量衰减系数.上述算法计算得到的绝对剂量与蒙特卡罗方式仿真的结果趋势一致,两者的差异在于算法未考虑高于二次的散射线.最后将算法应用到非均匀模体剂量计算,能准确反映其中剂量分布特点且具有较小的误差.     

MCNP/MCNPX几何栅元划分方法对精确放疗剂量计算的影响研究

复杂几何模型的建立是Monte Carlo粒子输运程序MCNP／MCNPX在放疗领域广泛应用的关键与难点,发展了基于医学CT影像的MCNP／MCNPX自动建模软件,提出并实现了3种几何栅元划分的方法。根据临床实例数据,分别建立了3种MCNP几何模型。在此基础上,研究分析了3种几何栅元划分方法及重复结构描述方法对计算结果的影响,为MCNP／MCNPX在放疗中的应用提供基础。The key problem for the application of the Monte Carlo particle transport code MCNP/MCNPX in radiotherapy is the creation of complex geometrical model. To handle this problem, a software has been developed to automatically create MCNP/MCNPX geometrical model based on the CT images, and three geometric cell treatment schemes were proposed and implemented in this software. In this work, three MCNP models are created, and calculations are performed to investigate the effect of those cell treatment schemes and repeated structure technique on the calculation results.     

一种多光谱多光轴准直系统的设计

为了实现快速、准确地校准机载多光谱光电跟踪设备中多光轴的一致性,设计一种基于卡塞格林式的光轴一致性校准系统。该系统使用卤素灯作为可见光光源,黑体作为红外光源,ZnS玻璃为基底的星点分划板提供无穷远目标,系统通光孔径为200 mm,焦距为1 500 mm,轴上点出射光平行性优于10,满足多光谱多光轴的一致性检测中1的要求。     

两种透平叶栅三维流动的计算分析

本文以数值手段分析研究两种不同叶片造型的三维环形叶棚内的定常粘性流动及损失情况，数值方法采用三维可压缩粘性流动压力校正其法求解N－S方程及k－ε双方程湍流模型．新一代透平叶片型线设计与传统叶片型线的差别在于叶片型线的后部加载特性．本文通过计算分析了这种后加载叶片与传统加教叶片应用于汽轮机时对控制三级叶栅损失与二次流发展的作用．     

精确放射治疗中改进的楔形挡板剂量修正算法

在精确放射治疗中,精确计算楔形挡板的楔形因子是精确修正加入楔形挡板后剂量值的关键。提出了基于衰减系数法思想的改进楔形野剂量修正算法,首先计算了楔形挡板材料的线性衰减系数,再根据楔形挡板的实际剖面尺寸,建立了线性拟合公式计算射线束穿过楔形挡板的实际厚度,精确计算楔形因子,并以AAPM55号报告提供的45°楔形挡板进行了验证。该方法在保证计算精度的同时减少了大量离轴测量数据,减轻了物理师的负担,可以作为一种有效的楔形挡板修正算法应用于放射治疗计划系统中。     

一种检测原子束激光准直效果的多狭缝技术

针对激光汇聚铬原子束沉积,提出了一种定性评价原子束横向准直度的多狭缝技术。与其他检测技术相比,它设计简单,使用方便,能够非常直观快捷地定量评价原子束横向准直度。理论模拟的结果显示,在我们实验条件下这种技术给出的铬原子束准直前横向宽度为13.8mm,半高宽为12mm,发散角为4.1mrad,准直后横向宽度为12.2mm,半高宽为4.8mm,发散角为1.6mrad。     

一种菲涅尔全息图的快速算法

通过分析菲涅尔全息图计算模型,发现大量的平方运算和三角函数运算是计算速度的瓶颈,提出了一种菲涅尔全息图的快速计算方法.根据菲涅尔全息图的数学模型,利用三角函数的和差化积公式,将全息图的数学模型变换为由仅与水平或垂直方向有关的独立分量,通过四则运算来表示.在菲涅尔全息图的计算中,用少量的三角函数、平方运算和大量的四则运算代替原来大量的三角函数和平方运算,减少了全息图的运算量.实验表明,采用该算法后全息图的计算速度提高了9倍以上.     

基于一种改进的PSO算法在风力机叶片优化中的应用

建立了一种新的风力机风轮叶片的优化设计模型,在模型中考虑了风场风速在一年中的概率分布.采用给定风力机风轮直径和转速,且叶尖桨距角为零度时,使风力机在整个工作风速范围内和某一给定风速范围内风力机年平均输出功率同时最大为设计目标.并将一种改进的PSO优化算法LDW-PSO算法用于风力机叶片的优化设计.与已有的叶片相比,设计结果显示了其优越性,从而说明了该方法的可行性和实用性.     

多声源共同作用下的混合声剂量值预测方法研究

本文借助单一声样本与人工合成的混合声样本,重点研究了由多个单一声源共同作用形成的混合声的剂量值预测方法.首先,提出了一种基于对作用时长短时化处理的声音样本剂量值确定流程,并利用该方法分别确定了单一声样本与人工合成的混合声样本的剂量值.随后,分析了混合声样本剂量值(亦称总剂量,记为LTotal)与构成混合声样本的每个单一声样本剂量值(亦称组分剂量,记为Li,i=1,2,···,K;K为单一噪声样本的个数亦称组分数量)之间的关系,实现了在已知所有单一声剂量值的前提下成功预测混合声的剂量值,为深入开展复杂声环境下的噪声源控制和噪声总剂量控制、实现高效的环境噪声治理提供了理论依据.     

一种用于衍射光元件优化设计的快速算法的研究

讨论了傅里叶迭代算法对初始相位敏感的缺陷机理,提出用伪随机相位编码作为傅里叶迭代算法初始值的改进算法来克服相位敏感缺陷。改进算法具有加快迭代收敛速度、提高恢复图像强度准确性的优点。将该算法产生的任意期望图样的相位全息图写入纯相位液晶空间光调制器上,在远场成功地再现了期望图样。算法迭代10次可产生衍射效率接近85%的一幅相位全息图。作为一种快速相位恢复算法它在相控阵激光雷达以及光束敏捷偏转等领域有重要意义。     

重离子治疗计划的生物有效剂量及其验证

介绍了重离子治疗计划中的生物有效剂量，以及基于局部效应模型的相对生物学效应的计算. 报告了用生物测试系统测得的实验结果，并与治疗计划的计算结果做了比较. 靶子内外结果的一致性显示了重离子治疗计划的可靠性及保护紧挨着靶的重要器官的能力.     

X射线在介质中的剂量分布计算

研究了放射治疗中X射线在介质中的输运过程, 编程实现了基于蒙特卡罗方法的剂量计算. 并在便于图形处理的软件Matlab中对光子输运结果进行了可视化处理. 对X射线在均匀介质和非均匀介质中的蒙特卡罗模拟结果与实测结果、其他蒙特卡罗软件模拟结果进行了比较, 结果符合较好. 实验结果表明该方法既可以获得很快的仿真速度, 又能得到精确直观的剂量计算结果, 为提高放射治疗水平具有重要的指导意义和应用价值.     

基于混合Batho修正的RBM剂量计算方法在仿真头模实验中的剂量学验证

基于混合Batho修正的规则束模型剂量计算方法可以根据放射治疗过程中加速器相关物理参数和从病人的医学影像数据中获取的人体组织非均匀信息计算出人体内的剂量场数据。在简要介绍该方法的基础上,通过将其计算结果与仿真头模的实测结果进行对比,初步证明了该方法可以作为一种较为可靠的快速剂量计算方法供临床治疗计划系统使用。The dose distribution can be calculated by the Regular Beam Model （RBM） dose engine based on the accelerator parameters and the inhomogeneity data of the patient for the radiotherapy planning. In this paper, the newly-developed mixed Batho correction based RBM is introduced, and then the calculation results are compared with the measured ones using the head phantom. The results demonstrate that the RBM dose engine can be used as a kind of reliable fast dose calculation tool in the clinical treatment planning system.     

步进扫描投影光刻机剂量控制参量优化新算法研究

提出了一种以生产率、剂量精度与激光器使用成本三者最佳匹配为优化目标的步进扫描投影光刻机剂量控制参量优化新算法及其数学模型,通过将激光器重复频率作为可调参量并引入有效脉冲个数的概念,获得了有效剂量区间内任意给定剂量所应采取的优化策略并给出了剂量控制参量的具体计算方法。理论推导和模拟计算结果表明,新算法既保持了原算法在生产率和剂量精度优化方面的优势,又改进了原算法在激光器成本优化目标上的缺陷。随着准分子激光器及其剂量控制技术的进一步发展,新算法可望更能显示出其优越性并具有更广阔的应用前景。     

变质量Chetaev型非完整系统Appell方程Mei对称性的共形不变性与守恒量

研究了变质量Chetaev型非完整系统Appell方程Mei对称性的共形不变性和守恒量.在群的无限小变换下,定义了变质量Chetaev型非完整系统Appell方程Mei对称性和共形不变性,给出了该系统Mei对称性的共形不变性确定方程,并推导出系统相应的守恒量表达式.最后,给出了应用算例.     

多层不均匀材料中光吸收系数深度分布计算的理论处理

提出了一种通过光热法测定与样品表面温度有关的光热信号，重构反映多层不均匀材料中光吸收系数深度分布的理论处理和新的有效数值计算方法，数值模拟显示了较好的逼近效果。     

六自由度电磁探测的快速数值算法

提出一种六自由度电磁探测的快速数值算法,对500 mm×500 mm×500 mm范围内的空间磁场进行数值仿真,并与电流环近似算法和严格算法进行比较,归一化计算时间比为10⁶:70:1,结果表明该算法可行可靠.最后讨论怎样有效地克服螺线管线圈的有限长效应引起的偏差,从而进一步提高探测系统的探测精度及稳定性.     

A New Fourier Iterative Algorithm for the Design of Phase－only Diffractive Optical Element Used in Laser Beam Shaping

ＡＮｅｗＦｏｕｒｉｅｒＩｔｅｒａｔｉｖｅＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｔｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＰｈａｓｅ－ｏｎｌｙＤｉｆｆｒａｃｔｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＥｌｅｍｅｎｔＵｓｅｄｉｎＬａｓｅｒＢｅａｍＳｈａｐｉｎｇＳＡＮＧＴａｏ；ＬＩＡＯＪｉａｎｇｈｏｎｇ；ＬＵＺ...