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。     

放射治疗剂量验证中常用剂量分布比较方法及分析

使用非晶硅平板探测器(Amorphous silicon electronic portal imaging device,a-Si EPID),在源-探测器距离100 cm处,用6 MV的光子束照射采集3个不同大小射野的剂量图,将该数据分割为4个区域,并对每个区域数据进行不同条件下的修改来构建模型,然后用放射治疗剂量验证中常用的3种剂量分布比较方法进行分析。结果表明:百分剂量差比较法对剂量梯度大的区域较敏感,微小的位置偏移会造成较大误差,其适用于剂量分布相对平缓的区域。DTA(Distance-to-agreement)分析法对剂量分布平缓的区域较为敏感,微小的剂量差异也会造成较大的误差,其适用于剂量梯度相对陡峭区域。γ分析法则结合了剂量差异分析法与DTA分析法的优点,不管对于剂量梯度较大区域还是平缓的区域,其计算值不会过大,误差较小,能更好地用于临床剂量验证。     

西门子加速器射束特点的Geant4模拟研究

利用Geant4程序包编程构建SIEMENS直线加速器机头结构,模拟产生6MV-X射线的电子打靶及后续粒子输运过程,通过与测量数据对比,在保证模型构建合理的基础上,获取常用射野平面粒子出射信息并分析所得相空间文件,得到光子和电子的平均能量、能谱分布、粒子注量分布、能量注量分布及角分布等信息。结果表明：出射光子平均能量要高于电子;光子和电子能谱呈连续分布;出射电子粒子注量与光子相差两个数量级以上;射野内光子的粒子注量和能量注量分布较均匀,电子则波动很大;射野外光子粒子注量和能量注量均迅速下降,电子的变化趋势不太明显;出射光子角分布主要集中在与中心轴成10°范围内,电子角分布范围则较大。     

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。     

医用直线加速器治疗头的蒙特卡罗模拟

本文使用蒙特卡罗模拟软件BEAMnrc,构建出加速器治疗头各部件,并进行6MV电子束经过钨靶产生光子束在加速器治疗头各部件中的传输模拟,获得源皮距为100cm,射野大小为10cm×10cm的开放野治疗平面上的粒子相空间信息.并用BEAMDP程序对该粒子相空间数据进行了分析,得到源模型所在平面的光子和电子的注量、能谱、角分布、平均能量等信息.     

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。     

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。     

一个将MCNP模拟结果转换为GammaVision能谱的程序

研制了一个把MCNP计算的γ光子能量沉积的幅度分布转换为GammaVision格式的γ能谱的程序,从而可以利用GammaVision对模拟γ能谱进行分析和处理,为HPGeγ能谱的理论模拟提供了一个便利的工具。     

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。