基于蒙特卡洛模拟的肺癌患者体内光子能谱和散射次级电子能谱研究

目的放射治疗是恶性肿瘤的重要治疗手段,且治疗的精准度越来越高。针对患者的个体化生物特征,设计更精准的个体化放疗方案已引起研究人员的重视。该文研究放疗中高能光子束进入患者肿瘤及正常组织后光子能谱和散射次级电子能谱规律,为放射生物剂量个体化计算奠定理论基础。方法将患者的CT图像序列经重采样,体元尺寸为2. 54 mm×2. 54 mm×2. 5 mm,并将体元的CT值转换成材料的元素组成密度。利用蒙特卡洛模拟方法计算各受照射体元的光子能谱和散射次级电子能谱,并分析能谱规律。结果能谱在250～300 ke V达到峰值,平均能量范围为900～1150 ke V,不同入射深度处的光子能谱具有较好的一致性。散射次级电子能谱可分为两种类型:①高密度区域(肿瘤组织),散射次级电子平均能量较高(平均能量约为909. 58 ke V)且能谱存在展宽;②低密度区域,散射次级电子平均能量较低(平均能量为536 ke V)且能谱无展宽。结论该研究给出了肺癌患者体内光子能谱和散射次级电子能谱的具体分布规律和表达,为在细胞及DNA层面研究放射生物剂量计算模型奠定了基础。