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。     

西门子直线加速器均整和未均整射束的光子束剂量学特性

利用BEAMnrc和DOSXYZnrc蒙特卡罗程序研究西门子直线加速器6 MV能量均整和未均整光子束的剂量学特点。比较两种射束的深度剂量分布、离轴比剂量分布、中心轴剂量率和总散射因子。结果表明,未均整射束各射野的百分深度剂量均比均整射束的低;中心轴剂量率比均整射束大,且两种射束中心轴剂量率比值随射野和深度的增加逐渐下降;除此之外,未均整射束的半影宽度及总散射因子随深度的变化趋势均比均整射束小。未均整射束的剂量学优势可用于临床应用。     

6 MV医用加速器电子对效应的蒙特卡罗模拟研究

以Geant4编程构建6 MV医用加速器机头和照射条件,并通过实测数据比对验证模型的正确性,模拟加速器粒子输运过程,获取不同射野和不同层面的粒子相空间文件,以正电子和湮没光子为指标研究射野及各机头部件对电子对效应产生的影响,模拟电子对效应对加速器射束及水模中剂量沉积的影响。结果表明：射野面积越小,电子对效应产生越多;在靶、均整器及次级准直器处均会有较明显的电子对效应发生,其中次级准直器是主要的发生部件;电子对效应使射束中污染电子增加了约4%,降低了射束的平均能量,使射束粒子分布更加分散,增加了模体表面剂量及射野外剂量。     

基于蒙特卡罗算法研究补偿膜下空腔的影响

基于Geant4蒙特卡罗软件包对比不同空腔模型下水模体中剂量分布与无空腔时的差异,探讨空腔对补偿膜下剂量的影响.以Geant4构建加速器机头模型并获取机头下相空间文件,构建上表面位于源轴距、中心在射野中心并与射野中心轴垂直的30 cm×30 cm×30 cm水模体,在近机头一侧分别构建不含或含有不同厚度空腔的0.3 c...     

Bolus下空腔对放疗浅表剂量和最大剂量点深度的影响

探讨浅表肿瘤放疗时Bolus下空腔对浅表剂量和最大剂量点深度的影响。在Eclipse计划系统里创建30 cm×30 cm×30 cm的体模及体模表面创建10 mm厚的Bolus,设置Bolus和体模材料均为水。在Bolus和体模之间设置0 mm、2 mm、5 mm、10 mm、20 mm、30 mm厚度的Air空腔,将源皮距设置为100 cm,射野面积大小分别取5 cm×5 cm、10 cm×10 cm、15 cm×15 cm、20 cm×20 cm、25 cm×25 cm。剂量大小为100 cGy,获取不同空腔厚度不同射野大小下,体模浅表1 mm深度的剂量(D_s)和体模内最大剂量点的深度值(d_max),同时用德国PTW公司水箱在加速器上做同样条件的实验,用EBT3胶片测量浅表剂量D_s,电离室获取d_max。将计划系统得到的结果和实验测量的结果进行差异对比,结果表明:无Bolus时,计划系统D_s为0,而实验测量D_s有剂量,计划系统和测量结果均显示射野面积大小...     

医用加速器X线百分深度剂量外推计算研究

根据射线与物质相互作用理论 ,建立百分深度剂量 (PDD)外推计算数学模型 ,将常规剂量仪测得的较浅水深PDD值外推到更深深度处 ,满足没有三维水箱放疗单位临床治疗需要。在2 0cm水深范围内 ,不同大小射野 ,PDD外推值与三维水箱测量值之间最大绝对差异为 0 .0 0 6×10 0 % ,最大相对差异为 1.1% ,两者相当吻合     

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。     

常规分割非均整模式部分弧旋转调强计划剂量验证的分析

对比了aSi-1200 EPID与Octavius 729探测器在常规分割非均整(Flattening filter free, FFF)部分弧RapidArc计划验证中的应用,探究两者的适用性和局限性及对MLC(Multi-leaf collimator)模型参数变化的γ响应。获取水模体不同大小方野的通量图,比较通过中心轴Crossline和Inline的CU(Calibration unit)值曲线评估aSi-1200 EPID背向散射屏蔽层的有效性。选取50个计划,在不同标准和阈值行2Dγ指数通过率分析(全局归一),将γ值较低的计划数据导入Verisoft软件重建剂量。任选一计划,引入不同量值的MLC透射因子(Transmission factor,TF)和剂量叶片间隙(Dosimetric leaf gap,DLG)偏差,共创建80个修正剂量分布,将原始计划的测量剂量与修正计划的TPS剂量行γ通过率评估。结果表明:正的离轴位置跌落区CU值差异达2～3倍,Inline方向测量值整体偏小(Varian EDGE加速器),而Halcyon加速器两个方向CU值轮廓近乎完全重合。aSi-...     

6 MV Truebeam治疗头的MC模拟与特性研究

用MC程序EGSnrc准确快速地模拟6 MV Varian Truebeam医用直线加速器治疗头,分析其能谱特性,并验证模拟结果的准确性,为后续更精确的剂量计算建立基础。以Varian公司提供的出束窗口位置处的IAEA相空间文件作为输入源,模拟计算源皮距为100 cm,射野大小为10 cm×10 cm的治疗野平面上的粒子相空间分布,并以此粒子相空间数据为基础进一步模拟计算了边长为30 cm的标准水体模中的剂量分布。通过对数据分析得到了治疗野平面上的粒子能谱、角分布、平均能量、粒子注量等信息,以及均匀水体模中光子的百分深度剂量和离轴比,所得结果与文献报道符合较好。结果表明EGSnrc程序能够准确快速地模拟加速器治疗头,其剂量的模拟计算结果可为临床放射治疗供很好参考。     

TrueBeam加速器多叶准直器射野剂量学特性

医用电子直线加速器未均整射束的剂量学特征和优势早已被证明,但是随着三维适形和调强放射治疗技术的发展,临床治疗的射野(Field)主要是由多叶准直器射野形成,而有关未均整射束的多叶准直器射野剂量特征的研究很少。本文研究True Beam加速器6 MV-X未均整射束的多叶准直器射野剂量特征。利用蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)模拟和三维剂量扫描系统临床测量,对比和分析射野离轴比曲线剂量特征。结果表明:蒙特卡罗模拟和临床测量未均整射束下多叶准直器叶片到位精度、X和Y方向的漏射量、射野半影、叶片间凹凸结构对射野剂量的影响大体一致。多叶准直器形成不规则射野的几何学、蒙特卡罗模拟和临床测量的不符合度(MC或临床测量50%等剂量曲线的面积与射野几何面积的差值相对于射野实际面积的百分数)分别为3.629%、3.262 6%和2.039 4%。圆形射野、具有凹凸边界射野几何学和蒙特卡罗模拟的不符合度分别为0.866 2%、0.879 4%和0.231 4%、0.817 0%。为未均整射束条件下多叶准直器的临床合理使用提供可靠的依据。     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。