李瑞星，张来喜，陈惠贤，宋明涛，雷武乐，张鹏

1.兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州730050；2.中国科学院近代物理研究所，甘肃兰州730000

前言

恶性肿瘤的发病率越来越高，当下如何有效治疗癌症得到广泛关注［1］。随着医疗技术的快速发展，人们发现重离子放射治疗肿瘤具有非常好的治疗效果［2］。放疗尤其实现精确放疗成为人们追求的目标，放疗摆位中引起放疗误差的原因除了摆位及检测等设备系统误差外，患者器官移动引起的误差也影响放疗效果［3］。目前在精确放疗中对于肿瘤靶区位姿的控制方法主要有放大计划靶区［4］、屏气技术［5］、呼吸门控技术［6］以及实时追踪技术［7］等。扩大计划靶区可以保证临床靶区一直处在计划靶区内部，但是更多正常组织进入束流射野范围从而受到不必要的损伤；屏气技术是通过简易训练让患者在治疗过程中屏住呼吸直到治疗结束，此方法对肺功能障碍患者的不可控性太大；呼吸门控并非减少肿瘤运动，而是使束流放射周期与呼吸同步，与实时追踪技术一样，时间延迟所带来的问题在一定意义上并不能实现真正的精确放疗。由于放射治疗对肿瘤的位姿精度要求很高，为了进一步提高放疗精度，在进行初次摆位后需进行二次摆位来提高放疗精度，如何在二次摆位过程中对肿瘤位姿实现精确定位成为研究的重点。

对于靶区肿瘤位置可以通过体表的标记点与内部器官的关系预测，通过建立模型后采用神经网络［8］或滤波算法［9］等求解体内肿瘤的运动，但不确定性和个体差异性太大；……