一种改进型放射外科准直器的设计和研究

本文基于Hygeia公司GMX-1型钴(60Co)放射外科系统,采用蒙特卡罗模拟程序GEANT4设计了一款新型准直器并进行了实测分析。该准直器在锥形通孔内置锥形环孔聚焦结构。EBT3胶片测量结果表明,在放射源活度、源轴距、射野尺寸等保持不变的条件下,该改进型准直器的射野半影比原来减小17.6%,吸收剂量率是原来的2.12倍。该改进型准直器在中心点吸收剂量率、射野半影两个关键技术参数上具有显著优势。

基于医用质子直线注入器的超高剂量率细胞辐照实验平台的设计

为了系统研究FLASH效应的放射生物学机制,需要一个可以进行超高剂量率细胞辐照实验的平台,该实验平台应具有稳定、大小合适且大范围可调的剂量和平均剂量率。基于国产7 MeV医用质子直线注入器,使用蒙特卡罗程序FLUKA设计并优化了一个单散射照射头。该照射头的材料为40μm厚度的钽箔,它既充当真空窗又充当散射体,源皮距为26 cm。经过模拟验证,该平台可提供直径为2 cm的照射野,剂量均匀度为4.9%。通过调整单质子脉冲的流强(0.1~1 mA)和脉宽(20~200μs),该实验平台的平均剂量和平均剂量率可以在6~667Gy和3.3×10^(5)~3.3×10^(6)Gy·s^(-1)之间调节。基于此,设计了使用单脉冲穿透模式辐照单层细胞的实验,剂量率为3.3×10^(5)Gy·s^(-1),剂量在7~40Gy范围内变化。该实验平台可以探究细胞FLASH效应的总剂量依赖关系,为揭示FLASH效应的机制提供支持。

固体乏燃料表面的卢瑟福背散射模拟研究

为了研究固体乏燃料表面核素的种类、含量以及厚度对卢瑟福背散射能谱的影响,通过SIMNRA软件模拟背散射能谱,研究了I、Pm、U等典型核素及核素含量、靶材厚度对背散射能谱的影响.结果表明,不同核素对应不同的能量峰,核素的元素质量数越大,背散射能量越大;核素含量越高,相应的能谱高度(峰面积)越大.此外,能谱的半高宽度与靶材的厚度存在线性关系,能谱的半高宽度正比于靶材的厚度越厚.

湖南省放射治疗基本情况和质量安全调查

目的:调查湖南省医疗机构放射治疗资源现状和质量安全情况。方法:根据调查内容设计基本情况调查表和质量安全自评表,通过网络方式进行分发和回收,对湖南省2022年所有开展放射治疗的医疗机构(不包括部队医院)开展调查,由湖南省放射治疗质量控制中心采用分层抽样实地检查的方式核对质量安全评价情况。用Wilcoxon检验比较各单位的放疗质量安全自评得分与实地检查得分的差异。结果:截至2022年底,湖南省开展放射治疗的医疗机构共76家(不包括部队医院),其中三级医院62家、二级医院14家,年收治放疗患者总数44253人。从事放疗工作的人员共1381人,其中医师746人、物理师205人、技师397人、维修工程师33人。共有直线加速器88台(其中螺旋断层加速器3台)、伽马刀10台、后装机28台,每百万人口拥有加速器1.33台。正在开展三维适形放疗的单位有36家、静态调强放疗60家、容积弧形调强放疗20家、体部立体定向放疗27家、图像引导放疗44家、呼吸运动管理33家、后装放疗27家。质量安全评价情况中,放疗专业基本要求得分较高,2家单位取得满分,无不及格单位。放疗人员和组织、放疗流程、文档记录等方面无满分单位,得分集中在60~<80分,且均有部分单位不及格。结论:湖南省近年来放疗行业总体稳步发展,放疗人员结构趋向合理,但仍存在放疗资源分布不均,部分地区设备利用率不高、技术开展不充分的情况。质量安全方面整体较好,但在放疗人员和组织要求、流程要求和文档记录方面仍然存在许多不足,今后需要予以持续优化改进,同时将加大实地检查力度,保障放疗质量安全。

敏感域的形状选取对微剂量动力学模型参数的影响

目的基于粒子径迹结构模型,利用三重积分计算粒子在球状敏感域(domain)内的单次事件剂量加权平均比能,并探讨敏感域的形状对微剂量动力学模型(MKM)参数带来的影响及其对应的物理意义。方法分别假定敏感域为圆柱状和球状。α_(0)、域半径r_(d)和细胞核半径R_(n)为待定系数,3种带电粒子(^(3)He、^(12)C、^(20)Ne)的核电荷数、动能及其对应的传能线密度(LET)为自变量,D10为因变量。以D10计算值与实验值的残差均方值J^(2)为优化目标,采用稳健最小二乘法分别得到人类唾液腺肿瘤(HSG)细胞和中国仓鼠肺(V79)细胞对应待定系数的最优拟合值即为MKM最优模型参数值。结果对于HSG细胞,圆柱状敏感域:α_(0)=0.073/Gy,r_(d)=0.29μm,R_(n)=4.1μm,J^(2)=0.0397 Gy^(2);球状敏感域:α_(0)=0.023/Gy,r_(d)=0.29μm,R_(n)=4.4μm,J^(2)=0.0393 Gy^(2);对于V79细胞,圆柱状敏感域:α_(0)=0.114/Gy,r_(d)=0.25μm,R_(n)=3.8μm,J^(2)=0.0974 Gy^(2),球状敏感域:α_(0)=0.095/Gy,r_(d)=0.26μm,R_(n)=4.1μm,J^(2)=0.0969 Gy^(2)。结论对于同一种细胞,分别选取圆柱状和球状的敏感域,最终计算拟合得到的MKM参数存在明显差异,其中两种形状的敏感域半径拟合值r_(d)相差不大,而球状敏感域拟合得到的α_(0)更小,细胞核半径R_(n)更大,更接近于荧光显微镜观察的细胞核尺寸。在低LET(<20 keV/μm)区域,根据两种形状敏感域所得参数计算的D10存在明显差异,所以敏感域形状选取会对质子放疗在布拉格峰附近区域的相对生物效应(RBE)计算造成影响。

商用质子治疗计划系统射程计算精度的验证

目的测量并验证商用质子治疗计划系统RayStation V10的计算精度及质子射程的计算精度,为该系统的临床运用提供参考。方法在上海瑞金医院质子治疗装置上,使用仿真头部模体验证RayStation的计算精度,扫描获取模体的CT数据并导入计划系统,追加设置水箱使其紧贴于模体后,在水箱适当深度设置一个立方体靶区,设计处方剂量为200 cGy(相对生物效应)且束流垂直穿过模体的单野验证计划,实施照射后,比较测量结果和计划系统计算结果。结果使用RayStation默认设置制订验证计划时,测量得到的纵向剂量分布相比计算结果往深的方向移动约4 mm,表明RayStation过高估计了模体中组织等效材料的水等效厚度。为研究该误差来源,用实际束流测量模体中软组织等效材料的水等效厚度,根据测量结果,微调RayStation默认设置,发现纵向扩展布拉格峰测量结果和计算结果的误差可以缩小到2 mm。结论使用RayStation默认设置计算仿真模体的阻止本领,可能带来较大射程误差。使用组织分割和实测模体的组织水等效厚度相结合的方法,可改善治疗计划系统在仿真模体上的射程计算精度。此方法有望成为减小此类剂量算法误差的有效手段之一。