varianri中介組織加速器無均整器條件下6vmx射線的蒙特卡羅模擬

varianri中介組織加速器無均整器條件下6vmx射線的蒙特卡羅模擬

注量分布的不均勻在傳統(tǒng)的直線醫(yī)療模擬器中，整形器是一個非常重要的組成部分。最初電子打靶產(chǎn)生的X線劑量分布是不均勻,經(jīng)過均整器的濾過修正才能產(chǎn)生滿足常規(guī)放療和三維適形放療所需均勻劑量分布。三維適形調(diào)強放射治療中,實際用于治療的注量分布是不均勻的,這種不均勻的注量分布通過多葉準直器(MLC)運動即可獲得[1，2]。實際上,在此過程中,MLC把加速器輸出的注量分布從均勻調(diào)制為不均勻。當然,MLC也可以把加速器輸出的注量從固有的不均勻分布調(diào)制為調(diào)強所需的不均勻分布。為了得到不均勻的劑量分布,可以將均整器去除,但這將可能導(dǎo)致加速器的輸出特性產(chǎn)生很大的變化。為觀察此種變化,筆者對VarianTrilogy加速器有均整器(FlatteningFilter,FF)和無均整器(FlatteningFilterFree,FFF)條件下的加速器機頭進行蒙特卡羅模擬,探討均整器對6MVX線能譜的影響。1材料和方法1.1直線加速器研究進展用于本研究的加速器機型為VarianTrilogy直線加速器,研究用到的射線為6MVX射線,源皮距為100cm,照射野為邊長為4cm、6cm、8cm、10cm、20cm和40cm的方形野。1.2be-amnrc、beamdp的開發(fā)用于蒙特卡羅模擬的是加拿大國家研究院(Na-tionalResearchCouncilofCanada,NRCC)開發(fā)的BE-AMnrc、BEAMDP代碼。(1)初始電子能譜參數(shù)的確定為了提升模擬加速器的準確性,需要對模擬的電子進行能譜及強度分布的調(diào)整,按照相關(guān)模擬方法,初始電子特性參數(shù)的改變主要通過對其平均能量、能量展寬百分比及強度分布半高寬等的調(diào)整而實現(xiàn)最終目的,如此可計算得出最合理的一條初始電子能譜,使得模擬計算所得的劑量特性與實際測量情況相近,差異一般在1%之內(nèi)。(2)模擬參數(shù)設(shè)定在本研究的模擬計算中用到了直接韌致輻射分裂和電子射程截斷兩種減小方差技術(shù),根據(jù)相關(guān)文獻對主要模擬參數(shù)進行合理設(shè)置。涉及到的模擬參數(shù)主要有:全局電子截止能量(ECUT)、全局光子截止能量(PCUT)、韌致輻射分裂數(shù)、全局電子射程截斷閾值,分別設(shè)置為0.7MeV、0.01MeV、1000MeV、1MeV,分裂野半徑設(shè)置為照射野邊長。另外,應(yīng)用電子分裂技術(shù)和電子射程截斷技術(shù)來有效的消除大權(quán)重的電子對劑量的干擾。(3)初始電子文件的建立模擬的標準加速器機頭包括靶、一級準直器、真空窗、均整器、監(jiān)測電離室、燈光野反光鏡、二級準直器、相空間平面。初始電子從靶開始經(jīng)過各組件后到達相空間平面,得到相空間文件,相空間平面設(shè)在距靶100cm處。初始模擬粒子數(shù)設(shè)置:邊長為4cm、6cm、8cm、10cm、20cm的射野設(shè)為108個,40cm的射野設(shè)為3×107個。(4)均整器部分消失在文件中除了在BEAMnrc模擬時將模型文件(.module)及輸入文件(.egsinp)中的均整器部分去掉,其他組件的參數(shù)設(shè)置保持不變。1.3光譜分析分析采用BEAMDP程序,相空間文件作為輸入,分析得到光子能譜數(shù)據(jù)。用Origin8繪圖工具繪制光子能譜圖。2光子注量顯著系數(shù)圖1和圖2分別為歸一前后的X線能譜,圖1顯示FFF條件下光子注量增大,在光子能量峰值附近最明顯,射野為4cm×4cm時去掉均整器后光子注量增加的最多為6.284倍,隨著射野增大增加倍數(shù)減小,射野為40cm×40cm時最小為2.398倍,具體數(shù)值見表1。圖2顯示FFF條件下光子譜峰值能量降低,光子譜整體左移,平均能量明顯減小,相空間平面的平均光子能量詳見表2。3均整器對能譜的影響目前在放射治療中加速器的使用最為廣泛,在傳統(tǒng)的加速器中均整器必不可少,它的作用是對打靶產(chǎn)生的X線束進行密度、能量和角分布修正,這樣就可以形成均勻的劑量分布。對普通放射治療和三維適形放射治療來說,均勻的劑量分布是非常重要的,但調(diào)強放射治療并非如此。調(diào)強放射治療與三維適形放射治療相比能產(chǎn)生的劑量分布更為復(fù)雜、更為精確,計算產(chǎn)生的通量一般也是非均勻的,原則上多葉準直器(MLC)通過運動就可以產(chǎn)生滿足治療所需要的通量,目前很多廠家也開始生產(chǎn)不含均整器的加速器機型并在臨床中開始應(yīng)用,本研究就是為了通過模擬更深入的了解均整器對能譜的影響。加速器治療機頭中均整器是主要的散射源和吸收體,通過本研究可以看出均整器對射線的改變表現(xiàn)在兩個方面,一是質(zhì)(射線質(zhì))的改變,二是量(注量)的改變,這與之前的研究結(jié)果[7~13]基本一致。首先,射線質(zhì)的改變,表現(xiàn)在無均整器條件下平均能量降低射線變軟,這是因為標準加速器均整器會過濾掉大量低能光子的原因,對與射線質(zhì)改變引起的劑量變化,我們將會做進一步研究。其次,在無均整器條件下光子注量顯著增加,這意味著劑量率增大,治療時間縮短。而劑量率及治療