15MV医用电子直线加速器光核中子剂量分布的MC模拟及测量

医用电子直线加速器产生的X射线已广泛应用于放射治疗过程,X射线与机头中的高Z物质(铅、钨、铜和铁)发生(γ,n),(γ,2n)反应产生一定量的中子,引起与治疗无关的中子剂量。本文对工作在15MV能量档的Prim μs-M型医用电子直线加速器在标准照射野10cm×10cm内治疗平面的光中子剂量分布,进行了Monte-Carlo模拟,并使用CR39固体核径迹探测器和中子气泡探测器(NBD)进行了实验测量。研究发现,测量与模拟的中子剂量之间最大偏差约±30%,其最主要的原因是由于"加速器产生的光核中子与物质发生非弹性散射反应"而逐步降低能量,产生了低于上述两种探测器阈能(100keV)的中子,使测量值比模拟值偏低。研究结果为X射线放射治疗中减低污染中子剂量的优化设计提供了基础数据。     

BJ-10型医用电子直线加速器照射头X射线的防护设计

DJ-10型医用电子直线加速器能提供多种射线,其中8MeV X射线特别适合治疗人体的恶性肿瘤。几年来的临床应用表明,该机具有X射线能量合适、剂量率高、照射野大、均匀性好、半影区小等优点。是目前放射治疗设备中比较先进的一种。 本文介绍该加速器在X射线防护方面的设计与结果。     

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。     

低能散射光子对固体探测器测量水吸收剂量的影响

用p型半导体探测器(diode)和RK电离室测量了医用直线加速器入射能量为6和15 MV的水模体散射系数.同时用Monte-Carlo方法计算了加速器入射能量6和15 MV时光子在不同照射野的水中能谱.通过测量水模体散射系数和用Monte-Carlo模拟计算水中的能谱,以定性和定量分析在高能光子照射下低能散射光子对固体探测器剂量响应的影响,为放射治疗计划提供了质量保证(QA)与质量控制(QC).     

中子气泡探测器用于Primus-M型医用电子直线加速器中子辐射场监测

10MeV医用电子直线加速器在放射治疗过程中产生污染中子,导致治疗机房存在不同程度的中子剂量,其危害不容忽视。中子主要由光子与直线加速器靶核、过滤器、准直器和可动视野材料产生反应。这些中子有可能泄漏出加速器机头、治疗室迷路及防护门外。     

鼻咽癌放射治疗时野外组织器官剂量的研究

本文借助非均匀组织等效似人体模型,模拟鼻咽癌放射治疗,研究了＾６０Ｃｏγ射线和电子直线加速器产生的６ＭＶＸ射线对野外组织器官的受照剂量。结果表明,离照射野越近组织器官受照剂量越高,加眼晶体、垂体、甲状腺等,但睾丸的受照剂量明显高于腹部;＾６０Ｃｏγ射线照射时野外组织器官的剂量明显高于６ＭＶＸ射线;＾６０Ｃｏγ射线照射时,在耳前野野外挡铅可使眼晶体、视网膜受照剂量下降２０％,睾丸表面挡铅可使睾丸受照     

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。     

重水反应堆n γ混合束照射离体人血诱发染色体畸变的研究

实验研究了用重水反应堆 n γ混合束(中子有效能量为1.91兆电子伏;总剂量中,中子成分占40%左右)照射离体人血诱发的染色体畸变的剂量-效应关系。实验剂量范围:中子约6—170拉德,γ约8—300拉德。对混合照射,双 环和无着丝点畸变分别满足以下二次多项式和直线模式:y_(双 环)=(11.76±3.46)×10~(-4)D_(n y)(3.69±0.91)×10~(-6)D~2_(n y)y_无=(22.64±1.55)×10~(-4)D_(n y)对混合照射中中子成分诱发的双 环满足以下直线模式:Y_(双 环)=(-0.05 0.04) (54.4±5.6)×10~(-4)D_n对双 环,n γ混合照射相对于180kV X 射线照射的 RBE 值,随剂量增加而降低,在实验剂量范围内,大约从2.11降到1.16。     

基于150 MeV电子束的光中子特性模拟分析

高能中子源是研究高能太空宇宙射线中子对人体和电子仪器辐射损伤的必备装置,基于高能电子加速器的光中子源是目前能够提供较高能量白光中子的方式之一。本工作以清华大学先进加速器实验室的激光电子加速器束流参数为基础,借助Geant4对产生的光中子的能量特性、产额特性、角分布特性、时间特性进行了分析。模拟结果表明,Φ2 cm×2 cm的圆柱体Ta靶时,150 MeV电子束流可产生最高能量约为110 MeV、中子产额约为1.2×10~5n/10~7e-、出射时间在0~100 ns之间呈负指数分布的几乎各向同性的光中子。根据拟合的中子能量-出射时间离散指数函数,估算得到对产生的1~100MeV中子,在飞行距离为5m时中子飞行时间的时间分辨率好于2.23%。本工作为该加速器的光中子产生和实验测量工作提供了参考依据。     

钢与工程塑料的D—T中子透射性能测量

以ns-200加速器D-T中子源照射钢(材料型号为Q235)与工程塑料圆柱样品,样品尺寸为φ30 cm×10 cm,利用尺寸为φ5.08 cm×5.08 cm的BC501A液体闪烁探测器分别测量得到中子透射率。利用影锥法测量并扣除环境本底,利用~(22)Na标准γ源对探测系统的能量线性进行刻度,利用伴随α粒子法测量中子源强,采用(n,γ)甄别技术扣除γ信号的干扰,对于低能区(n,γ)分辨引起的中子计数损失,采用高斯拟合通过二维多道谱仪进行了修正。实验得到钢的D-T中子透射率为0.408,工程塑料的D-T中子透射率为0.73。结果表明,工程塑料的D-T中子透射性能优于钢材料的。     

鼻咽癌放射治疗照射野外组织器官的剂量研究

研究了用两种不同放射线治疗鼻咽癌时,照射野外重要组织器官的受照剂量,为临床合理选用放射线,优化治疗计划提供剂量依据。借用非均匀组织等效拟人体模型,模拟鼻咽癌放射治疗,预先在拟人体模型的所关注的靶外器官内埋置热释光剂量计,尔后分别在~(60)Co机及电子直线加速器的6 MV X线上按常规设野照射模型。~(60)Coγ射线照射时,对于不同部位的不同组织器官,采用各不相同的屏蔽方法。用~(60)Co γ射线治疗时对眼晶体、视网膜以铅进行阴影屏蔽时受照剂量下降了约20％,对睾丸进行接触屏蔽时剂量下降了75％。结果表明,眼晶体、垂体、甲状腺可发生病理性改变,在治疗鼻咽癌时应尽可能选用直线加速器,若用~(60)Coγ射线治疗,须用阴影屏蔽的方法来降低照射野外紧邻部位组织的剂量。     

一个医用电子直线加速器调试室的屏蔽改造设计

本文介绍了一个原未考虑中子防护的医用电子直线加速器调试室的屏蔽改造设计。改造 后能较好地解决中子防护问题,可供高能医用电子直线加速器调试使用。文中对剂量估算和测量结果作了比较。     

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。     

医用直线加速器的Monte Carlo模拟

用EGSnrc/BEAMnrc程序对Varian 600C医用直线加速器进行模拟.通过模拟结果和测量结果相比较,确定加速器治疗头的入射电子柬参数,并分析入射电子束参数对百分深度剂量和离轴比的影响、射野大小对百分深度剂量的影响.模拟结果和测量结果相当一致,模拟结果可用于进一步的研究工作.     

6 MV医用电子直线加速器轫致辐射谱研究

用衰减法对6MV医用电子直线加速器的轫致辐射X射线能谱进行测量，并利用模拟电子—光子耦合输运的Monte-Carlo程序EGS4对已知的治疗头几何结构、靶材料和电子源等特征的医用电子直线加速器轫致辐射谱进行研究。实验测量结果和EGS4模拟计算结果符合较好。     

加速器治疗乳腺癌时靶外组织剂量及防护措施的研究

研究医用电子直线加速器产生的9MeV电子束和6MV-X射线对乳腺癌放射治疗时靶外组织的受照剂量,探讨减少靶外组织受照剂量的方法,为临床优化治疗计划提供剂量学依据。借助非均匀组织等效拟人体模型,模拟乳腺癌放射治疗,处方剂量是胸壁照射总剂量50 Gy、淋巴引流区域照射总剂量60 Gy,每次照射2.0 Gy;采用GR-200A LiF(Mg,Cu,P)TLD,将TLD预置于照射野外所关心的组织或器官中作间接剂量测量。在胸壁照射区域,以9 MeV电子束单独照射时,靶外组织剂量从29.0cGy到295.5cGy;以6MV—X射线单独照射时,靶外组织剂量从32.0 cGy到206.7 cGy;在淋巴引流区域,6MV-X射线照射时靶外组织剂量从22.5 cGy到1650.9 cGy。阴影屏蔽可使电子束造成的靶外组织剂量下降9.4％～53.6％,使X射线造成的靶外组织剂量下降19.7％～56.6％;接触屏蔽可使X射线对靶外组织的剂量贡献下降44.2％～65.6％。胸壁照射采用电子束与X射线的混合比为2:3的照射比单纯用电子束或X射线照射可使靶外高剂量组的组织或器官的受照剂量明显下降。     

医用发泡胶对粒子剂量影响的模拟研究

目前发泡胶在放疗定位中运用广泛,但其对加速器基础剂量影响并无相关报道。研究不同厚度的发泡胶在医用电子直线加速器均整(Flattening Filter,FF)和非均整(Flattening Filter Free,FFF)两种模式对粒子剂量的影响,为临床使用提供参考。利用蒙特卡罗程序EGSnrc进行建模和计算,首先根据厂家提供的发泡胶参数建立PEGS4材料库与截面数据,利用BEAMnrc建立Varian True Beam系列不同射野的加速器机头模型并进行计算,生成对应的相空间文件;然后利用BEAMdp分析不同模型结构产生的射线能谱、能量注量的差异。最后利用Dosexyznrc计算分析不同厚度发泡胶在固定射野和固定厚度发泡胶在不同射野对粒子剂量的影响。结果表明:在有发泡胶时两种模式下的百分深度剂量(Percentage Depth Dose,PDD)都有不同程度的向前移动的现象,导致表面剂量增加,但对射线则影响不大。FF模式下当发泡胶厚度≤5 cm时,同一深度最大剂量偏差≤2%,而当发泡胶厚度达到10 cm时,同一深度最大剂量偏差高达6%,且两种模式下PDD0都超过90%。在两种模式下发泡胶对射野离轴比和半影都有较大影响,射野越小对粒子剂量影响也越小。临床使用发泡胶时尽量将厚度控制在5 cm以内,当需要使用较厚发泡胶时,建议使用FFF模式;使用立体定向放射治疗时发泡胶对剂量影响不大。     

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。     

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。     

6MVX射线下半身照射人体剂量的测量和计算

仿照医用直线加速器６ＭＶ Ｘ射线下半身照射条件，利用布放于非均匀组织等效人体模型中ＬｉＦ（Ｍｇ，Ｔｉ）敏化热释光探测器，测量并计算了人体全身剂量，给出了人体内的剂量分布和有关剂量学参数，探讨了下半身照射所致人体全身剂量的估算方法。