基于蒙特卡罗方法确定医用加速器最优电子线参数

通过蒙特卡罗方法模拟瓦里安IX加速器6 MV能量档、10 cm×10 cm射野下的剂量分布,研究电子线参数对剂量分布的影响,并寻找确定最优电子线参数的简化方法。结果表明:当电子线平均能量和径向强度分布分别在5.5~6.4 Me V及0.1~0.4 cm变化时,百分深度剂量没有显著变化;当径向强度分布在0~0.19 cm变化时,主剂量区内模拟与测量的离轴剂量差异很小,但在半影区,二者之间有较大差异;通过调整平均角展宽,可以使不同深度处模拟与测量的离轴剂量有更好的符合度。根据本文提出的电子线参数确定方法可以使模拟的剂量更为精确,由于百分深度剂量与离轴剂量分别对径向强度分布及平均能量不敏感,各参数可以独立地根据单一剂量分布确定。     

一种立体定向二极管探测器的小射野剂量特征研究

对一种立体定向二极管IBA SFD探测器的小射野剂量学特征进行实验研究。分别测量了IBA SFD和人造金刚石PTW 60019探测器的剂量率响应、百分深度剂量、离轴比和总散射因子，并进行比较。立体定向二极管随剂量率增大的过响应比人造金刚石大，相对偏差不超过0.7%。射野为1?cm×1?cm时，立体定向二极管的百分深度剂量在峰值附近比人造金刚石大，相对偏差小于2.1%，在深度较大区域比人造金刚石小，相对偏差小于-4.2%。射野为1?cm×1?cm时，立体定向二极管的离轴比在半影区比金刚石小，相对偏差可达15.2%。射野大于1?cm×1?cm时，立体定向二极管的总散射因子小于人造金刚石，相对偏差小于-1.3%；射野为1?cm×1?cm时，立体定向二极管的总散射因子大于人造金刚石，相对偏差约2.5%。立体定向二极管探测器的小射野剂量学特征并不是很理想。      

医用直线加速器入射电子束能量的快速模拟确定

寻找一种医用直线加速器模拟时入射电子打靶能量的快速确定方法,从而节省调试所需的时间。利用蒙特卡罗软件包EGSnrc/BEAMnrc针对Varian 600C、Trilogy和Edge无均整模式FFF(Flattening Filter Free),标称能量均为6 MV的情况,模拟计算射野分别为3 cm×3 cm、10 cm×10 cm、40 cm×40 cm时,不同能量的入射电子打靶产生的X射线在水体模中的剂量分布;通过分析模拟所得到的结果,寻找确定入射电子打靶能量的方法。当入射电子打靶能量在5.5～6.5 MeV范围内时,不同射野的百分深度剂量(Percentage Depth Dose,PDD)对入射电子打靶能量"不敏感";3 cm×3 cm和10 cm×10 cm的离轴比(Off Axis Ratio,OAR)对入射电子打靶能量"不敏感";40 cm×40 cm的OAR对入射电子打靶能量十分"敏感",具体表现为:在离轴距离为14.5～19 cm这一区间内水下5 cm处的OAR平均值,随着打靶能量的上升而下降,即每提高0.1 MeV,Varian 600C、Trilogy、Edge FFF分别下降0.82%、0.98%、0.47%。通过对在离轴距离为14.5～19 cm这一区间内水下5 cm处的OAR平均值和入射电子打靶能量进行拟合,由拟合结果和OAR测量值反推模拟所需的入射电子打靶能量,利用反推的打靶能量作为输入,模拟产生的X射线在水体模中的PDD、OAR,与测量值相比,差异均在1%之内。     

肺密度变化对组织吸收剂量影响的模拟研究北大核心CSCD

为探究由呼吸运动引起的肺组织物理特性变化对肺组织及肿瘤组织吸收剂量的影响,基于蒙特卡罗方法进行模拟计算,使用EGSnrc(electron gamma shower software toolkit)程序将收集的不同密度肺组织数据转换成对应模体材料,建立不同呼吸状态下的组织模型,计算在不同射野照射下的百分深度剂量与离轴比差异,并探讨对目前常见照射技术的影响。结果表明,射野越小不同呼吸状态下组织吸收剂量差异越明显,在10 cm×10 cm射野下肺组织模体吸收剂量无明显差异,肿瘤模体吸收剂量最大降低3.86%;当射野小于5 cm×5 cm时上游肺组织模体吸收剂量随深度增加呈先增大后减小的趋势;在1 cm×1 cm时肺组织体膜吸收剂量差异最大达46.87%,肿瘤模体吸收剂量在1 cm×1 cm时差异最大达6.97%。同时在小野照射下低密度组织中存在明显的电子不平衡现象。在三维适形技术下呼吸运动引发的组织剂量差异小于调强及立体定向放射治疗,在呼吸门控技术下临床医生可结合TPS(treatment planning system)算法在吸气末进行靶区勾画,可降低正常肺组织剂量同时提高靶区剂量。     

60Co治疗机散射校正因子的蒙特卡罗计算

利用蒙特卡罗程序MCNP模拟计算了⁶⁰Co治疗机的3种散射校正因子,并计算了总散射校正因子S_c,p与模体散射校正因子S_p随射野及深度的变化。计算结果表明：散射校正因子计算结果与测量结果符合较好;S_c,p与S_p随射野的增大而增大;射野大于10cm×10cm时,S_c,p与S_p有随着深度的增加而增大的总趋势;射野小于10cm×10cm时,S_c,p与S_p有随深度增加而减小的总趋势。因此,在计算处方剂量时不可忽略散射校正因子的影响。利用蒙特卡罗方法可建立1组准确和全面的散射校正因子,为放射治疗临床使用、质量保证和质量控制提供依据。     

二维电离室矩阵不同采样深度对调强验证γ通过率的影响

选取质量保证(QA)计划中MatriXX电离室矩阵不同层面深度剂量与测量层面的剂量对比分析,探讨不同层面深度剂量对γ通过率的影响。选取21例鼻咽癌调强计划,将MatriXX和Miniphantom模体的CT影像导入计划系统作为QA模体。把调强放射治疗计划移植到QA模体重新进行剂量计算,选取从电离室腔顶部到底部5 mm高度内以1 mm等间距6个剂量层面的平面剂量,导出相应平面的剂量分布文件到MatriXX系统中和测量剂量结果进行分析,得到6组结果,记录3 mm/3%、2 mm/2%和2 mm/2%评估标准下的γ通过率。结果表明:3 mm/3%标准在Compare4、Compare5和Compare6剂量层面的γ通过率大于95.00%,均达到临床要求;3 mm/2%在Compare6剂量层面的通过率均大于95.00%,达到临床要求;3 mm/3%从Compare1的81.45%到Compare6的98.08%,提高了16.63%;3 mm/2%从Compare1的74.27%到Compare6的95.40%,提高了21.13%; 2 mm/2%从Compare1的55.15%到Compare6的84.71%,提高了29.56%;Compare3层面为MatriXX侧面十字标记线高度对应的层面,将该层面剂量作为参照组,其余各组结果与该层面剂量比较均具有统计学意义(p0.05)。在进行调强计划二维剂量分布验证,二维矩阵平行板电离室腔最底部层面深度的剂量平面作为调强放射治疗计划γ通过率验证的参考剂量平面与实际测量值对比的通过率最高。     

多层平板电离室优化设计

多层平板电离室(Multilayer Ionization Chamber,MLIC)能够降低质子束流剂量深度分布的测量时间,对提高质子治疗日常剂量验证的效率具有实际意义。影响MLIC测量精度的因素主要有组成材料、敏感面积等。基于这些影响因素,用蒙特卡罗方法计算束流在MLIC的剂量深度分布,与标准剂量分布对比评估其测量精度。优化后的MLIC包含180层电离室,组成材料为FR-4,敏感面积为12 cm×12 cm,极板间隙为1 mm,采用自由空气作为敏感探测器气体,其剂量深度测量精度在±5%以内,射程测量精度在±1 mm以内。     

利用深度剂量数据重建放射治疗X射线能谱

利用深度剂量测量数据重建放射治疗X射线能谱,并对重建方法进行评价。先用Monte-Carlo模拟计算60个单能光子束的深度剂量分布作为基函数,然后使用Cimmino迭代法对测量的深度剂量进行线性拟合,得到相应射野每个单能光子束对测量深度剂量的贡献权重,即放射治疗所用的轫致辐射X射线的相对能谱。考虑机头组件散射对能谱的影响,计算中采用双源模型,在等中心平面分3个区域(5cm×5cm、10cm×10cm～5cm×5cm、20cm×20cm～10cm×10cm)重建能谱。最后将分区重建能谱与10cm×10cm射野重建能谱进行比较,对重建方法进行评价。结果表明:利用双源模型重建能谱更符合临床实际情况,分区能谱较不分区能谱计算的深度剂量更符合实际测量深度剂量。     

AD200F水箱对医用加速器射束分析技术的研究

为测试国产水模体的技术性能,采用对比方法,以Elekta Precise直线加速器的6、15 MV光子和6、18MeV电子作测量对象,用自行设计研制的自动水模体(AD200F)与国际领先的水模体--瑞典蓝色水箱(Blue Phantom)分别测试百分深度剂量比曲线和射野离轴比曲线,分别比较曲线的重合情况,评价国产自动水模体系统的测试性能.通过测试数据的比较,光子束在对应深度上的百分深度剂量比误差小于1%,电子束对应深度上的百分深度剂量比在最大剂量点后的误差小于1%,光子束和电子束的射野离轴比是一致的,说明国产水模体的测试性能达到当前的国际水平.     

医用电子直线加速器的测量

本文概要介绍了加速器的一般知识和测量准备工作，较详细地介绍了对加速器吸收量，百分深度剂量，射线能量，射野离轴比，射野均坦度等几个主要项目的测量和计算方法，并重点强调了对加速器进行正确可靠的剂量，是放射治疗质量保证和质量控制的重要环节。