小野下光子特征线混合笔束模型肺部剂量算法

为了准确计算小射野下肺模体中精确的三维剂量分布,本文提出了光子特征线混合笔束模型.该模型首先采用光子特征线算法获得参考射野下肺模体的中心轴深度剂量,然后在此基础上对肺模体笔束核进行等效深度修正和加权密度修正.本文利用该算法计算了6 MV光子束在不同射野下不同肺模体的中心轴深度剂量分布,并与蒙特卡罗模拟结果相比较以验证其精度.结果表明,两种方法计算得到的剂量基本一致,大多数深度处的相对误差小于3%.主要差异表现在介质交界处及肺组织前部,其相对误差随着射野尺寸和肺密度的增大而减小,最大相对误差范围为7.8%〜36.9%.在肺组织前部,相对误差大于3%的深度范围随射野尺寸的增大和肺密度的减小而增大.因此,该算法在小射野下的肺部剂量计算中具有潜在的研究价值.

混合笔束模型在电子剂量算法中的应用

将双群模型计算的宽束电子的能量沉积与Fermi Eyges理论的侧向解相结合来构造电子笔束模型 ,即混合笔束模型 .由于混合笔束模型的计算精度和效率较好 ,并且适用范围较大 ,因此 ,混合笔束模型展示了在放射治疗临床应用上的可能性 .在混合笔束模型的基础上 ,改进了混合笔束模型对电子侧向分布的参数计算 .计算结果表明 ,改进的混合笔束模型的精度符合临床应用的要求 ,同时 ,其计算速度非常快 .

数值方法分析电子线笔形束模型的能量展宽函数

目的:探讨用离轴比曲线分析电子束照射野笔形束模型能量展宽函数的方法。方法:用PTWmp3三维水箱测量Synergy加速器所有电子束能量、限光筒、空气间隙在不同深度的射野离轴比曲线。用数值分析方法对射野离轴比曲线进行分析,得到电子线照射野笔形束模型能量展宽函数σp(z)随电子束标称能量、限光筒大小和限光筒底端面到体模表面空气间隙变化的规律。将计算得到的σp(z)输入到PLATO治疗计划系统,计算吸收剂量,并与相同条件下用0.6cc电离室剂量仪测量的结果进行比较。结果:能量展宽σp(z)随深度增加而变大,接近电子最大射程末端,很快减小,呈液滴状分布。能量展宽和电子的标称能量以及限光筒大小有关,这主要是电子在体模中的单次和多次散射作用引起的。能量展宽随限光筒低端面到体模表面的空气间隙线性变化。标准条件下吸收剂量的计算值和测量值很接近,最大误差小于±5%。结论:电子束照射野笔形束模型充分考虑电子在体模内的作用特点和过程,是比较好的计算模型。用射野离轴比数据分析电子束照射野笔形束模型的特征参数,结果准确可靠。

X线照射野笔形束模型建立方法的研究

通常,用于高能X线照射野剂量计算的笔形束核是用MonteCarlo方法得到的。在本文中,我们通过使用反卷积方法建立了笔形束模型,并且用这个模型重建其它尺寸射野的射束分布,与实际测量的相同尺寸射野的射束分布进行比较,取得了较好的一致性,从而为进一步的实际应用奠定了理论基础。

基于临床质子加速器的DeepPlan笔形束模型构建

目的:基于佛罗里达大学质子放疗中心(University of Florida Health Proton Therapy Institute,UFHPTI)质子加速器在笔形束扫描模式下的临床实验数据,在DeepPlan中构建相应模型,验证模型构建的准确性并初步应用于临床前列腺癌的剂量计算。方法:在DeepPlan质子模块中建立UFHPTI质子加速器的笔形束计算模型,并将剂量计算结果与临床实验数据进行对比,包括30组积分深度剂量(Integrated Depth Dose,IDD)、30组空气中质子束斑发散大小、1组多能量多点照射下的纵向扩展布拉格峰(Spread Out Bragg Peak,SOBP)和横向剂量分布,以此验证模型构建的准确性。最后以UFHPTI的两个前列腺癌临床放疗计划为指导,将DeepPlan计算结果与商用放疗计划系统RayStation计算结果通过PTW公司的VeriSoft软件进行gamma分析。结果:DeepPlan质子模块计算产生的30组IDD与UFHPTI加速器的临床实验数据平均相对误差为0.01%,最大相对误差为0.23%;30组空气质子束斑发散大小与临床实验数据平均相对误差为0.15%,最大相对误差为1.14%。在多能量多点照射下,DeepPlan质子模块计算产生的SOBP与临床实验数据平均相对误差为1.07%,最大相对误差为3.91%;横向剂量分布和临床实验数据平均相对误差为1.92%,最大相对误差为4.09%。针对两个前列腺癌的放疗计划,DeepPlan质子模块与RayStation计算的三维剂量结果在以3 mm/3%的标准下每个子野的gamma通过率都达到95%以上,其中病例1两个子野(270°和90°方向)的gamma通过率分别为96.4%和97.5%,病例2两个子野(270°和90°方向)的gamma通过率分别为99.3%和98.9%。结论:在DeepPlan中构建了与UFHPTI质子加速器相匹配的笔形束模型,该模型可初步应用于临床前列腺癌的剂量计算。

电子束在均匀水介质中平均能量计算方法的研究

目的:混合笔束模型可以有效地计算电子在类人体介质中的三维剂量分布。入射电子束在介质中不同深度上平均能量的计算精度影响混合笔束模型的计算精度。本文以Monte Carlo的模拟结果为参考,在均匀水介质中,对现有计算电子在不同入射深度上平均能量公式的精度进行评估。方法:将几种计算电子束平均能量公式的计算结果与Monte Carlo模拟结果进行比较。结果:比较了6 MeV、9 MeV、12 MeV、15 MeV和20 MeV电子束的计算结果与Monte Carlo模拟结果表明,对高能电子束现有公式可以有效地计算电子平均能量;对低能电子束,现有公式的计算结果存在较大误差,从而会影响混合笔束模型的计算精度。结论:为了提高混合笔束模型的计算精度,有必要对计算电子束平均能量的方法进行进一步的研究。

重离子治癌笔形束精确模型的研究进展

中国科学院近代物理研究所(IMP)目前的重离子治疗计划系统是采用单一高斯模型来描述笔形束的横向剂量分布的,但是对重离子在介质中产生的次级粒子剂量贡献考虑不充分的单一高斯模型不足以描述真实的笔形束横向剂量分布。精确的笔形束模型还应该包含描述由次级粒子所产生的低剂量包络。本研究对笔形束精确模型中对离轴区域低剂量包络的成因、性质、剂量贡献、数学模型及低剂量包络探测方法的研究进展进行了综述,并基于武威重离子治疗中心医用重离子加速器示范装置(HIMM-WW)水平束治疗头的设备布局,利用Monte Carlo方法模拟计算了不同能量重离子笔形束的离轴剂量分布,探讨了模拟计算所得笔形束横向剂量分布与不同数学模型的符合程度。验证了已有文献中所提到的三重高斯模型能更好地描述笔形束的横向剂量分布这一结论。这些工作为下一步改进IMP重离子治疗计划系统中的重离子笔形束模型奠定了基础。

均匀水介质中计算电子束平均能量的拟合公式

在放射治疗中，混合笔束模型（HPBM）是一种计算电子束剂量分布的有效方法。而入射电子束的平均能量分布是影响HPBM精度的因素之一，特别是在电子束射程末端的地方。本文以蒙特卡洛（MC）程序对6—20MeV范围内电子束在水介质中平均能量分布模拟结果为基础，提出了一种新的拟合公式，并将拟合公式和已有的经验公式分别计算的平均能量代人到HPBM中，以美国高能电子束治疗计划联合工作组（ECWG）实测电子束剂量分布的数据为参考，评估了该能量范围内拟合公式的精度。结果显示，由拟合公式计算平均能量得到的剂量分布精度有大约1％的提高。