6～21MeV高能电子束深度剂量曲线测定方法的研究

目的：探讨电子束深度剂量曲线的测定方法，为临床选择电子束治疗方案提供物理基础。方法：在电子直线加速器上分别测量６、９、１２、１５、１８、２１ＭｅＶ六档标称能量，经φ３、φ４、φ５圆形及固定１０×１０ｃｍ限光筒后输出的电子束深度电离曲线。采用Ｅ０＝２．３３Ｒ５０，ｉ及Ｅ０＝０．８１８＋１．９３５Ｒ５０，ｉ＋０．０４０（Ｒ５０，ｉ）２分别计算平均入射能量Ｅ０，并推导出利用Ｓｗ，ａ、Ｐｕ或ＣＥ从百分深度电离量直接计算百分深度剂量的公式。结果：所引用二种Ｅ０计算公式的差异在２．１％之内，该差异对参考点剂量及深度剂量曲线几乎没有影响。通过对所获得深度剂量曲线与深度电离曲线的比较看到：其８５％峰值深度Ｒ８５，ｄ及半峰值深度Ｒ５０，ｄ均大于深度电离曲线上的对应值，且该差别随平均入射能量的增加而加大。结论：深度剂量曲线应在测得深度电离曲线后，经计算平均入射能量Ｅ０，查出对应深度的Ｓｗ，ａ、Ｐｕ或ＣＥ，进而由百分深度电离量求得。

MCNP计算含肿瘤Snyder修正头部模型的硼中子俘获治疗剂量

为得出硼中子俘获治疗(BNCT)中不同能量中子在含肿瘤Snyder修正头部模型内的深度-剂量曲线,籍以进一步理解BNCT原理,优化BNCT治疗中子源的能谱分布,本文利用MCNP模拟计算0.025 3 eV、1 eV、1 keV、10 keV、100 keV、1 MeV和混合能量的超热中子源在含肿瘤Snyder修正头部模型内的硼剂量、热中子剂量、超热和快中子剂量以及次级光子剂量组分的深度-剂量分布,并在此基础上得到总的相对生物学剂量的深度-剂量分布,以判断不同能量组中子源在BNCT中的优劣。结果表明,热中子头皮浅表处硼剂量高于肿瘤区硼剂量;快中子源硼剂量小,但其剂量组分中超热和快中子剂量过大;超热中子具有一定的穿透性,在脑深部肿瘤区形成了较高的硼剂量和总的相对生物学剂量。说明超热中子具有良好的BNCT治疗效果,热中子和快中子不适宜用于脑部BNCT治疗。

X射线硅与水吸收剂量转换因子的Monte-Carlo计算

为解决电子元器件辐射效应中测量器件X射线吸收剂量的问题,本文采用Geant4蒙特卡洛程序模拟计算X射线在水模体与硅模体中的吸收剂量,得到硅与水的吸收剂量转换因子.计算结果表明:在X射线管电压为60 kV的连续能谱下,硅吸收剂量与水吸收剂量的转换因子为6.929.此结果与质能吸收系数转换方法算出的结果符合得很好,表明此计算方法是可行的,为电子元器件X射线辐射效应的研究奠定了基础.

中能重离子剂量深度曲线计算

重离子束应用在治疗肿瘤上具有优越的深度剂量分布特点 .发展精确计算剂量的物理模型理论成为其应用的关键 ,为此 ,首先从生物细胞的化学组成成分、放射生物学的特点和物理剂量计算的要求对理论计算的介质进行了选择 .利用现有计算核反应部分截面和修正的总截面经验公式 ,同时考虑了不同影响理论计算的因素 ,提出了中能重离子理论计算深度剂量分布的方法 ,其计算结果与实验数据符合很好 。

(90)^Sr/(90)^Y放射源及外推电离室蒙特卡罗模型建立与实验验证

针对β射线次级标准装置(BSS2)中的(90)^Sr/(90)^Y放射源以及PTW23392型外推电离室进行蒙特卡罗(MC)建模。使用BEAMnrc计算(90)^Sr/(90)^Y放射源在不同校准位置处产生的组织深度剂量曲线,并与实验结果进行比较。根据模拟结果与实验结果的差异,修正放射源MC模型。此外,对外推电离室的外推曲线、校准位置处的组织透射因子和组织吸收剂量率进行模拟计算。在距离放射源30 cm和使用展平过滤的条件下,外推曲线的计算结果和实验结果基本吻合。组织透射因子和组织吸收剂量率的模拟结果与校准证书值相差分别在1.43%和2.11%之内。最终建立了较为准确的(90)^Sr/(90)^Y放射源和外推电离室的MC模型,研究结果可以为计算β参考辐射场中的注量谱、剂量转换系数和外推电离室相关的修正因子等提供参考。

医用加速器电子治疗模式的BEAM程序分析

医用电子直线加速器XHA9在水模体中的实测曲线显示出其标称能量低、表面剂量偏高等现象。为寻求解决途径,用蒙特卡罗程序BEAM对XHA9 7 MeV电子治疗模式E7建立了初始电子束模型,并计算了水模中的百分深度剂量(PDD)曲线,分析了各部件产生的电子对治疗电子束的贡献,确定限光筒产生的大量低能电子是导致出现标称能量低、表面剂量偏高等现象的主要原因。通过修改限光筒、散射箔等部件,分步优化了治疗头结构。模拟计算结果表明:优化方案提高了加速器的标称能量,降低了表面剂量和轫致辐射剂量,使剂量均匀性得到明显改善。

质子束布拉格峰测量

基于100MeV回旋加速器质子束流,参考IAEATRS-398号报告,开展质子束布拉格峰测量。基于水吸收剂量测量原理及影响因素,选择合适水箱尺寸及电离室型号。基于空腔理论,及质子与物质相互作用原理,利用PTW-30013指型电离室、MP3-P三维扫描水箱配合MEPHYSTONavigator软件测量经石墨降能器扩展后的布拉格峰。测量同一实验条件下质子束百分深度剂量曲线,并利用软件对测量数据进行分析,将最高剂量作为归一点,得到该质子束流布拉格峰位、峰宽、实际射程、剩余射程及坪区高度等辐射质参数。该质子束布拉格峰宽约为1.21 mm,参考深度约为43.63mm。

射程法测量低能电子加速器能量方法比较研究

为了准确、方便地测量辐射加工用低能电子加速器能量,采用射程法测量电子束能量,设计加工了两种不同类型的聚苯乙烯材料的楔形模体和叠层模体,结合辐射变色薄膜剂量计测量装置,利用两种能量测量模体同时测量标称能量为0.65MeV的加速器电子束能量,结果表明,设计的楔形模体可以测量能量低至0.65MeV的电子束能量。相比于叠层能量测量方法,楔形模体测量方法更为方便,效率更高,引入的不确定度更小。实践中射程法测量0.65MeV以上低能电子束能量时,推荐楔形能量测量模体测量电子束能量。

自制三维水模体在高能电子束剂量学研究的应用

针对高能电子束剂量学的研究,中国计量科学研究院研制了三维水模体系统并提出精确测量方案。该三维水模体采用全闭环位置反馈系统以确保探测器精准定位,采用人造金刚石和半导体等探测器以确保信号的稳定性和高灵敏度,并具有完善的辐射场监测方案以修正辐射场扰动,环境信息采集系统以实时修正测量信号。完成了9档电子束中心轴百分深度剂量曲线(PDD)的测量和剖面剂量分布(Profile)的扫描,结果表明采用该方案测量电子束射线质时不同探测器一致性好于1mm,该三维水模体达到了设计目标。

6MV医用电子直线加速器的蒙特卡罗模拟

目的探讨入射电子束的能量和径向强度分布对百分深度剂量曲线和离轴比的影响，并寻找与百分深度剂量曲线和离轴比的测量值最接近的两者参数组合。方法利用OMEGA／EGSnrc系统，模拟Varian600C医用电子直线加速器，计算水模体百分深度剂量曲线和10cm深度处离轴比。若测量值和计算值的相对误差经过剂量最大点后在2％之内，则接受入射电子束值。结果电子束的能量在经过剂量最大点后对深度剂量曲线没有明显影响。离轴比对能量敏感，能量越高，离轴比尖角越小。径向强度分布对深度剂量曲线在误差允许的范围内没有影响，而离轴比曲线对电子束径向强度分布非常敏感，随着径向强度分布半高全宽增大而减小。深度剂量曲线的计算值与测量值一致。在射野范围内，离轴比曲线计算值和测量值一致；但在半影区和射野外，个别测量点的最大误差达到了18.5％。结论在射野内找到了电子束能量和径向强度分布的最优参数组合，而在半影区和射野外，未能找到合适的两者参数组合。

RTS-200S放疗二维自动扫描测量水箱的研制

目的 本研究组在参考国外先进技术的基础上历时 5年研制成功了先进的放疗剂量自动化检测大型仪器。该机适用于医院放疗科和省级放射卫生检测机构对放疗设备的验收检测。对于放疗计划系统需要的大量临床物理参数可以实现快速测量。方法 采用 2个电离室为扫描探头和检测探头 ,利用最新的自动化测量和控制技术 ,可以快速方便和准确地扫描测量各种型号医用直线加速器、X刀和60 Co远距离治疗机的射线束参数。通过计算机控制多细分步进电机驱动精密机械传动系统 ,使该系统的扫描定位精度小于 0 1mm ;实现对放疗射线束的水平和垂直方向的扫描 ,对放射治疗射野的离轴比和百分深度等参数实现快速的测量。结果 RTS 2 0 0放疗二维自动扫描水箱系统扫描测量的加速器X射线的Profile和PDD测量曲线比较平滑 ,对X射线的均整度 ,对称性等数据的分析结果与Varian公司的测量结果吻合 ;从测量PDD曲线可以看出 ,1 5MV的测量的D1 0 Dmax的分析值与Varian公司的测量标称值接近。结论 RTS 2 0