肺介质中光子剂量算法在不同能量下的计算精度差异

建立一包含肺介质的水模体,分别用笔形束(Pencil Beam,PB)算法、卷积叠加(Convolution-superposition,CS)算法和蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)模拟计算1 cm×1 cm到7 cm×7 cm射野条件下,6 MV和15 MV光子在该模体中的百分深度剂量和离轴比,并以MC模拟为标准比较其计算误差.结果表明肺介质中,笔形束算法计算精度总体上随能量的增加降低,卷积叠加算法计算精度受能量影响不大.     

小射野条件下高能和低能X射线在非均匀介质中的剂量特性的比较研究

利用蒙特卡罗方法模拟计算了临床上常用的高能(15 MV)和低能(6 MV)点源光子束在有限宽非均匀模体中的沉积能量,研究了不同射野条件下中心轴上的剂量分布,并用剂量扰动因子(DPF)定量分析了剂量增强或减弱效应的强度.模拟结果表明在小射野情况下,异质组织界面处出现了较大的剂量跃变,剂量扰动效应的强弱程度取决于射线的能量、射野的大小和模体介质的不同等多种因素,高能X射线条件下的剂量扰动效应大于低能X射线条件下的剂量扰动;在入射X射线能量相同的条件下,剂量扰动效应随射野尺寸的减小而增强,并呈现一种非线性关系.     

小射野条件下高能和低能Χ射线在非均匀介质中的剂量特性的比较研究

利用蒙特卡罗方法模拟计算了临床上常用的高能（15 MV）和低能（6 MV）点源光子束在有限宽非均匀模体中的沉积能量，研究了不同射野条件下中心轴上的剂量分布，并用剂量扰动因子（DPF）定量分析了剂量增强或减弱效应的强度.模拟结果表明：在小射野情况下，异质组织界面处出现了较大的剂量跃变，剂量扰动效应的强弱程度取决于射线的能量、射野的大小和模体介质的不同等多种因素，高能X射线条件下的剂量扰动效应大于低能X射线条件下的剂量扰动；在入射X射线能量相同的条件下，剂量扰动效应随射野尺寸的减小而增强，并呈现一种非线性关系     

利用蒙特卡罗模拟评估医用电子直线加速器非均整模式的光子束软化特性

本文利用蒙特卡罗模拟评估不同能量、不同射野下医用电子直线加速器非均整模式(Flattening Filter Free, FFF)光子束的软化特性.基于本院的Varian Edge加速器的组件参数和测量数据，利用通用蒙卡程序EGSnrc/BEAMnrc构建6 MV均整模式(Flattening Filter, FF)、6 MV FFF和10 MV FFF下的机头模型，使用EGSnrc/DOSXYZnrc程序模拟获得5 cm×5 cm和10 cm×10 cm射野下的百分深度剂量(Percentage Dose Depth, PDD)和横向剂量离轴比(Off Axis Ratio, OAR),与测量数据进行比较，确定不同模式的源参数；在此基础上模拟三种光子束模型在上述两种射野射野条件下非均匀模体(水-骨-肺-水)内的PDD,并对其相空间文件进行能谱分析，评估FFF光子束的软化特性.三种光子束模式在非均匀模体内的PDD趋势相似，但在小野时扰动更大，FFF模式相较于FF模式，包含更多的低能光子和更少的机头散射；在低能、小野时，6 MV FFF模式的光子束软化特性带来的剂量影响与6 MV FF模...     

用蒙特卡罗模拟评估小野条件下骨介质中AAA算法的精度

用蒙特卡罗模拟评估放射治疗剂量计算使用的各向异性分析算法(Aniso-tropic Analytical Algorithm,AAA)在小野条件下骨介质中的计算精度.建立一包含骨介质的水模体,分别用AAA算法、PBC算法(作为对比)和蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)模拟计算2 cm×2 cm到8 cm×8 cm射野条件下该模体中的深度剂量和离轴比,并以MC模拟为标准比较深度剂量,用一维伽马分析对离轴比进行分析.结果显示,与MC模拟的结果相比,AAA算法与PBC算法均高估了骨介质区域的剂量,高估的剂量偏差范围分别为2.16%～2.7%、1.4%～2.03%.AAA算法与PBC算法均低估了(PBC算法2 cm×2 cm射野除外)肺介质后区域的剂量,低估的剂量偏差范围分别为-0.39%～-1.19%、-0.13%～-0.4%.AAA算法和PBC算法分别略高估了射野内边缘和外边缘的剂量.一维伽马分析显示AAA算法和PBC算法(以MC模拟结果为基准)在2 cm×2 cm到8 cm×8 cm射野,通过率分别为100%、100%1、00%、86%,100%、100%、72%、64%.总之,AAA算法在骨介质中剂量计算的结果略高于MC模拟的结果,与PBC算法相比,计算精度没有显示出明显的优势.     

关于人体表面和非均质组织剂量计算的修正算法

作者对射线束三维人体剂量计算问题，介绍了有关人体表面弯曲和组织密度不均匀修正的算法，该算法通过建立仿真人体矩阵，克服计算中不便查找人体信息的困难，能避免在获取人体信息时发生差错，较好地解决了人体剂量的计算问题。     

关于X和γ射线束楔形板剂量的修正算法

利用加速器治疗肿瘤时，通常要在射线束的路径上加入楔形板以改变平野的剂量分布，作者研究了用衰减系数法计算加楔形板后的剂量修正算法，即通过测量楔形板的材料衰减系数，再根据楔形板剖面的尺寸大小，建立插值算法以计算射线穿透楔形板的路径长度，从而准确地计算射线楔衰减因子修正平野的剂量。     

注CO_2对含水原油密度影响实验及其预测模型

研究混合流体密度、黏度等参数的变化规律对采出井井筒举升工艺的设计工作有着重要意义。为了对新疆油田五_3东上乌尔禾组CO_2-含水原油体系密度进行更为准确的预测,设计开展室内混溶实验,测试了不同温度、压力、含水率和CO_2注入量条件下的原油密度,实验结果表明:注入CO_2摩尔分数相同的条件下,原油密度随着温度和压力的升高呈线性减小趋势,压力每增大6 MPa,密度降幅为2.7%,温度每升高15℃,密度降低2.0%;原油密度随着含水率的增大而增大,且含水率越大密度增幅越大;而相同温压条件下,注入CO_2摩尔分数越大,原油密度越小。通过正交实验结果分析得到4种因素对原油密度的影响显著性依次为:压力>温度>含水率>CO_2摩尔分数。由于现有密度计算模型极少同时考虑CO_2含量与含水率对于原油密度预测的影响,对该地区预测结果偏差较大,为此对其进行修正。新模型考虑因素更为全面,对该地区原油体系密度预测平均相对误差仅为-2.03%,利用森拉克原油数据进行验证,平均相对误差为-3.45%。     

基于MonteCarlo模拟的快速有限笔束算法研究

提出一种基于Monte Carlo模拟的快速有限笔束算法(finite size pencil beams,FSPB),并根据有限笔束的核心思想,利用Monte Carlo模拟的多角度1cm×1cm野剂量分布数据,对不同入射角度的有限笔束的剂量分布数据进行直接矩阵存储,完全束的剂量分布基于原始数据的叠加得到.基于若干算例,比较分析了本算法计算结果与Monte Carlo直接模拟的实际剂量分布,其精度和速度达到预期效果.本算法为IMRT逆向计划过程的剂量计算又增加了一种算法选择.     

60Co远程治疗机剂量场分布的Monte Carlo计算

基于60Co放射源的远程治疗机是常用的放疗设备。对治疗机的靶区做精确的剂量计算有助于确保放疗质量。传统的半经验解析方法在计算上适用范围小,几何模型稍显复杂之后就难以得到理想的结果。本文使用Monte Carlo方法,借助于EG S4软件包计算了不同射野下60Co远程治疗机在水膜体中的三维剂量场分布。为了提高抽样效率,对源粒子的运动方向采用了解析方法确定。将得到的计算结果与用RTS-200S自动扫描水箱测量的离轴剂量和中心轴深度剂量比较,二者符合得很好。     

基于自相关检测法和能量重心法的正弦信号频率估计算法

为了提高淹没在高斯白噪声中的实正弦信号的频率估计精度,提出了一种综合的结合自相关检测法和能量重心法的正弦信号频率估计算法。该算法首先通过多次自相关运算对输入信号进行预处理,可检测出淹没在噪声中的微弱正弦信号,来提高信噪比;然后对信号进行FFT(fast fourier transform)运算可得信号的功率谱,通过搜索最大值谱线的位置可粗估计出信号频率;最后运用离散频谱能量重心法,可精确估计出正弦信号的频率。仿真结果表明本算法在整个频段上频率估计性能比较稳定、频率估计的均方根误差更小,性能优于Rife算法、Quinn算法和能量重心法,并易于硬件实现,具有工程实用价值。     

基于亮区域暗通道矫正和加权聚合引导滤波

针对暗通道先验在天空等亮区域失效和引导滤波容易导致边缘模糊的不足,提出了一种高效的去雾算法.该算法提出一种新颖的亮区域自适应分割与校正方法,基于自适应的相对景深阈值分割亮区域,采用饱和度和灰度值校正亮区域的暗通道.然后利用加权聚合引导滤波代替引导滤波细化初始透射率,解决引导滤波引起的边缘模糊问题.最后,提出一种有效的亮度校正方法,将复原图像转化到HSV色彩空间,对亮度进行均衡化处理,使用相对雾浓度均值作为权值,对均衡化前后的结果进行线性加权得到最终的复原结果.实验结果表明,与经典算法对比,所提算法亮区域分割准确,复原图像纹理清晰,去雾彻底,复原结果的峰值信噪比、平均梯度与信息熵的最大提升分别为34.46%、99.49%和21.18%.     

基于误差修正模型的压缩机组性能预测

针对前期制定的压缩机组运行方案不切实际的问题，开展了离心压缩机性能预测研究。采用误差修正的思想，以某压气站离心压缩机组为研究对象，运用多变换算法对压缩机组性能曲线进行换算，然后，基于最小二乘法曲面拟合原理对经过相似变换后的性能曲线进行拟合。考虑到压缩机组的劣化情况，运用最小二乘法一元拟合原理获得了性能参数的误差修正模型，并与不同工况下的多组历史数据进行对比分析，由误差修正模型得到的轴功率、压比预测值与其实测值的相对误差在3%以内，验证了误差修正模型的可靠性，为压缩机组运行方案的制定提供了切合实际的生产运行基础数据。     

基于地面参数预测的电波折射修正软件设计

受大气折射效应的影响,电波传播路径发生弯曲,传播速度小于光速,给无线电定位系统带来了一定的误差,因此需利用电波折射误差计算软件进行修正.首先通过对常用大气折射误差修正方法的分析,结合实际应用需求,选取了基于地面参数预测的电波折射修正模型.然后进行折射软件修正算法设计,给出了流程图及主要功能实现方法.最后通过模拟数据对该软件修正效果进行检验.结果表明,该软件能够准确、快速显示大气引起的电波折射误差,且能够将误差控制在1%以内.     

激光半主动末修弹目标定位方法研究

在激光半主动末修弹实施弹道修正前,为实时精确得到地面目标相对弹丸的位置,提出利用激光探测器测角信息结合先验弹道的弹丸姿态角和弹道高信息得到目标相对位置的定位算法. 建立了目标定位模型,并利用蒙特卡洛法仿真,分析了弹丸在不同发射角下视角误差、弹丸姿态角误差和弹道高误差对定位精度的影响. 仿真结果表明,弹道高误差对定位精度影响最大,但单项误差因素引起的最大定位误差不超过12 m;弹丸发射角越大,其定位精度相对越高. 提出的目标定位方法简单易行,满足精度和实时性要求.      

卷积叠加光子剂量计算的实现和验证

针对collapsed cone卷积叠加模型光子剂量计算算法的实现,使用蒙特卡罗程序计算的多能谱计算了主注量或TERMA;采用Hoban提出的方法对射束硬化进行修正;采用Ahnesjo的平方反比定律对核倾斜进行修正.使用AAPM数据测试包和实际临床数据,对算法进行了精确性验证.结果表明测量数据和计算结果有很好的符合性,剂量计算的精度达到了3%或者3 mm的误差要求,充分说明了基于卷积叠加模型的临床可行性.     

基于BP神经网络的关口电能计量装置测量误差预测及校正

关口电能计量装置造成的误差通常会给电网公司带来巨大的经济损失,因此提高关口电能计量装置的准确度,具有十分重要的应用价值.通过对关口电能计量装置的历史数据进行分析,采用BP(back propagation)神经网络算法进行误差预测,筛选出最适合关口电能计量数据的优化模型,并且校正计量异常值,从而减小电能计量装置产生的误差,提高电能计量的准确性.实验表明,误差预测及校正模型能准确预测关口电能计量装置误差,修正异常值.     

准同期参数测量算法研究

在发电机并网过程中,对信号的频率、相位、幅值等参数要进行快速、准确的测量,传统的测量方法参数误差比较大.本文提出利用窗函数及频谱校正的DFT算法来对信号进行参数测量,仿真结果表明,该算法不需要对电压信号进行整周期采样,可以对频率在较大范围内变化的信号进行准确测量,从而较好的解决了由于并列双方电压的频率不断变化而引起的测量误差大的问题.