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。     

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。     

医用直线加速器主要部件对X射线能谱的影响

研究了医用直线加速器的主要部件对X射线能谱的影响。利用蒙特卡罗软件包EGSnrc/BEAMnrc针对Varian600C医用直线加速器,模拟完整及分别去除初级准直器、均整器和次级准直器条件下的相空间文件,通过相空间文件分析程序Beamdp对相空间文件进行分析,分别得到相应条件下的X射线能谱。均整器对能谱的影响非常大,对比于无均整器的情况,有均整器时,平均能量上升了48.9%;但初级准直器、次级准直器对能谱的影响小,平均能量的变化小于1%。在射野内,对比于无均整器的情况,有均整器时,能量注量降低了52.4%,但其空间分布变均匀,非平坦度从15.09%变为1.82%;对比于无初级准直器的情况,有初级准直器时,能量注量上升了1.58%;而对比于无次级准直器的情况,有次级准直器时,能量注量下降了2.00%。均整器对X射线的能谱的影响起主要作用,它能够使X射线的平均能量上升和射野内能量注量的分布变均匀。初级准直器对X射线能谱影响小但对X射线的散射不可忽略,而次级准直器对X射线能谱的影响小而且对X射线的散射作用可以忽略,这些结果对加速器X射线束流模型的建立有一定的参考意义。     

电子调强放射治疗中多叶准直器的研究

电子调强放射治疗浅表肿瘤优于光子调强放射治疗,但光子调强放射治疗中光子的多叶准直器不适用,需专门的电子多叶准直器EMLC。用Monte Carlo模拟计算研究EMLC叶片的材料、厚度、端面形状和宽度等对剂量的影响。计算结果表明,W比Pb、Fe、Cu更适合做EMLC材料,且厚度2cm时足以挡住大部分电子,并产生相对较少的轫致辐射;直立端面作EMLC叶片端面时会产生较小剂量半影,并在射野边缘有更好平坦度;电子束通过宽度5mm的EMLC叶片比1cm的射野边缘剂量明显增加,但宽度太大不利于准确控制子野形状,因此选择1cm作EMLC叶片宽度较优。     

医用加速器X-射线射野剂量分布的蒙特卡罗模拟与实验测量

用电离室测量及蒙特卡罗方法计算水模体中瓦里安6 MV X-射线射野的百分深度剂量和射野离轴比,对测量和计算结果进行比较和分析。结果表明:10 cm×10 cm射野百分深度剂量在0-20 cm深度范围内,按2 mm/2%标准,?≤1的通过率为96.47%,按3 mm/3%标准,?≤1的通过率为99.23%;射野离轴比按2 mm/2%标准,?≤1的通过率为97.56%,按3 mm/3%标准,?≤1的通过率为99.42%;10 cm×10 cm射野深度剂量中的电子线份额为5.3%,40 cm×40 cm射野深度剂量中的电子线份额为15.2%。通过电离室测量和蒙特卡罗计算的方法能够确定X-射线射野的剂量分布特性。     

蒙特卡罗方法选择 TGS 准直器的最佳形状

采用蒙特卡罗方法和技术，模拟ＴＧＳ连续扫描模式，对不同形状的准直器，计算了被测量废物桶中各个像素内的纵向效率的最大百分差，从中选取了棱形准直器和调整后的棱形准直器作为ＴＧＳ装置的扫描准直器。     

蒙特卡罗方法选择TGS准进器的最佳形状

采用蒙特卡罗方法和技术，模拟了ＴＧＳ连续扫描模式，对不同形状的准直器，计算了被测量废物桶中各个像素内的纵向效率的最大百分差，从中选取了棱形准直器和调整后的棱形准直器作为ＴＧＳ装置的扫描直器。     

螺旋断层放射治疗系统质量控制检测与评价

对湖南省首台螺旋断层放射治疗(Tomotherapy,TOMO)系统进行质量控制验收检测,掌握设备的性能水平,为临床放射治疗提供保障。利用PTW UNIDOS剂量仪及其配套的电离室(0.6 cm3和0.125 cm3)、Matrix XX矩阵、EBT3胶片和模体,按照AAPM148报告,对TOMO的10个关键指标进行检测。结果显示:设备静态输出剂量偏差0.1%,旋转输出剂量和计划剂量偏差-1.4%;射线质与标称值偏差0.3%;射野横向剂量曲线的对称性0.7%,射野纵向剂量曲线半高宽偏差0.5 mm;多叶准直器偏移偏差0.6 mm;绿激光灯指示虚拟等中心在X轴、Y轴和Z轴上的偏差均1.0 mm;红激光灯指示和治疗床的移动偏差均1.0 mm;治疗床和机架旋转同步性偏差0.6 mm。本次检测TOMO的10项关键指标均符合设备出厂指标要求,但仍需持续加强设备的质量控制检测。     

X射线源针孔成像系统优化设计研究

为提高X射线源针孔成像系统的性能,对成像能区为10~100 keV的X射线源针孔成像系统进行了优化设计研究。综合应用了理论分析和蒙特卡罗模拟的方法,首先根据X射线波长、准直器角响应和X射线穿透效应对针孔成像的不同影响结果设计了可有效控制成像分辨率和成像面积变化的船底型准直器,随后用蒙特卡罗方法对使用该准直器的针孔成像系统进行了模拟验证。结果表明,对于100 keV以下的X射线,经船底型准直器后,成像的空间分辨率和亮斑亮度较稳定,能得到相对准确的X射线源定位、定量信息。     

中子Soller准直器摇动曲线的蒙特卡罗模拟和分析

中子Soller准直器是中子散射谱仪一种常用部件,主要用于限制中子束流的发散度,提高中子谱仪的分辨率。准直器的准直角是描述其性能的一项重要技术指标,通过摇动曲线的实验测量获得。本文基于实验测量需求和方法,利用中子射线追踪模拟蒙特卡罗程序McStas对中子Soller准直器摇动曲线实验测量过程进行了蒙特卡罗模拟计算,并对计算结果进行实验对比和解析分析。分析结果表明,模拟计算、实验数据和理论解析三者符合较好,验证了模拟方法的可行性。通过多方法结合来研究摇动曲线,可提高测量分析结果的可靠性,类似的方法也可扩展应用于其他中子光学部件的测试分析。