基于蒙特卡罗方法的电子线放射治疗应用研究

基于蒙特卡罗方法的电子线放射治疗应用研究

论文摘要

由于电子易于散射,剂量计算的准确性一直不高,尤其是在非均匀组织中,电子受不同介质材料的界面效应影响很大,传统剂量计算模型很难给出精确的剂量计算结果,因此迫切需要一种能够准确计算电子线剂量分布的计算方法。蒙特卡罗方法能够准确的模拟粒子的行为,因此能很好的解决粒子在机头内、介质中的输运,以及能量沉积等问题。蒙特卡罗方法被称为剂量计算的黄金标准。本论文首先应用基于蒙特卡罗方法的MCTP应用程序软件包模拟加速器,计算了6MeV、9MeV、18MeV电子线不同射野大小的中心轴深度剂量曲线和深度横向剂量曲线,通过与水箱测量数据比较,确认准确的完成加速器模拟。再应用MCTP应用程序软件包计算不同参数条件下的加速器输出剂量,并分析多种因素对电子线输出剂量的影响,这将有助于临床更详细客观的理解电子线输出剂量。其次,从临床角度考虑,本论文讨论了MCTP应用软件包和Pinnacle8.0m治疗计划系统计算的电子线在非均匀组织中剂量分布情况。计算选用了6MeV、18MeV平行宽束高能电子束,入射到非均匀组织等效胸部模体中。通过对比分析二维等剂量分布曲线,进一步表明临床需要更加准确的剂量计算方法,而蒙特卡罗剂量计算方法完全能够解决这一问题。就计算准确性和计算时间而言,由于MCTP软件是在蒙特卡罗方法EGS4程序的基础进一步优化得到的,并且随着计算机运行速度的不断提高,该方法终将达到临床使用要求并应用于实际临床治疗。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 本论文主要工作任务
  • 第2章 常用高能电子线剂量计算模型
  • 2.1 经验模型
  • 2.2 陈化扩散方程模型
  • 2.3 原、散射线分别计算模型
  • 2.4 Fermi-Eyges 多级散射理论模型
  • 2.5 笔形束模型
  • 2.5.1 笔形束
  • 2.5.2 Hogstrom 笔形束模型
  • 2.5.3 混合笔形束模型
  • 2.6 蒙特卡罗模型
  • 2.6.1 蒙特卡罗方法概述
  • 2.6.2 蒙特卡罗方法解决粒子输运问题
  • 2.6.3 蒙特卡罗方法在放射治疗中的应用
  • 2.6.4 EGS4 蒙特卡罗应用软件包
  • 2.7 本章小结
  • 第3章 蒙特卡罗 MCTP 程序
  • 3.1 多源模型
  • 3.2 模拟限束系统
  • 3.3 相空间文件
  • 3.4 射束模拟
  • 3.4.1 射束描述
  • 3.4.2 射束重建
  • 3.5 模体模拟
  • 3.6 剂量计算
  • 3.7 结果输出
  • 3.7.1 MCPLOT 程序
  • 3.7.2 MCSHOW 程序
  • 3.8 输运参数
  • 3.9 减小方差技巧
  • 3.10 MCTP 软件包误差分析
  • 3.10.1 MCSIM 程序的统计误差
  • 3.10.2 MCPLOT 程序的统计误差
  • 3.11 本章小结
  • 第4章 MCTP 计算结果与实验测量结果的对比研究
  • 4.1 材料和方法
  • 4.1.1 测量
  • 4.1.2 MCTP 建模
  • 4.1.3 输出剂量
  • 4.2 结果和讨论
  • 4.2.1 中心轴深度剂量曲线
  • 4.2.2 深度横向剂量曲线
  • 4.2.3 输出剂量
  • 4.3 本章小结
  • 第5章 MCTP 与治疗计划系统计算结果的对比研究
  • 5.1 非均匀模体
  • 5.2 剂量计算
  • 5.3 计算结果比较
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 结论与展望
  • 6.1 论文工作总结
  • 6.2 本论文主要贡献
  • 6.3 未来工作展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历、在学期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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