直线加速器均整和非均整模式下射线质和射野输出因子的蒙特卡罗模拟与实测值比较

目的:利用蒙特卡罗方法分别模拟True Beam直线加速器6 MV均整和非均整(Flattening Filter-Free,FFF)模式,计算其射线质和射野输出因子,并比较上述参数与实际测量结果的差异。方法:利用Beamnrc和Dosxyznrc程序建立加速器机头模型并计算两档能量在参考条件下不同射野的剂量学数据。输出上述数据,计算各个射野射线质与实际测量值的相对偏差,对其绝对值做统计分析;利用各个射野中心轴上水下10 cm处的剂量值获取射野输出因子,并计算与测量值的相对偏差,绝对化后做统计分析。结果:6 MV和6FFF两档能量射线质相对偏差绝对值分别为(0.459±0.462)%和(0.486±0.300)%,射野输出因子相对偏差绝对值分别为(1.315±1.868)%和(0.904±1.214)%。结论:该模型的射线质和输出因子与测量结果相对偏差较小,基本可用于临床剂量学研究。     

α/β因子与受照体积的相关性探讨

本文通过研究射野体积对α/β因子的影响,在致死与潜在致死模型及潜在致死性损伤的修复几率与致死几率之比值为体积的负指数关系的假设下建立了简明的α/β(V)的数学公式,进一步完善了线性二次模型。按此公式计算的结果与临床的经验和大鼠的实验结果是相符的。     

Elekta Motorized Wedge 6MV X-ray楔形因子特性的初步研究

目的：探讨Elekta motorized wedge楔形因子随射野宽度和测量深度的变化特性。方法：对Elekta Precise直线加速器6 MV X-ray,用Farmer 2571指形电离室和美国Capintec 192剂量仪,在固定测量深度的条件下,逐步扩大射野,实测获得15°,30°,45°,60°四个角度楔形板的楔形因子随射野宽度的变化特性;在固定射野宽度的条件下,逐步改变测量点的深度,实测获得15°,30°,45°,60°四个角度楔形板的楔形因子随测量深度的变化特性;同时,将每个实测到得的楔形因子与Elekta Precise TPS 2.12模拟实测条件输出的楔形因子进行了对比。结果：Elekta motorized wedge楔形因子随射野宽度和测量深度的增加而变大,呈现线性变化。当FSZ〈20 cm×20 cm时,楔形因子随射野宽度线性变化的斜率比较大,当FSZ〉20 cm×20 cm时,楔形因子随射野宽度线性变化的斜率比较小,深度对楔形因子的影响小于射野宽度。Elekta Pre-cise TPS 2.12模拟实测条件输出的楔形因子与实测得到的相近,偏差较小。结论：当FSZ〈20 cm×20 cm时,宽度对楔形因子的影响不能忽略,因此处方剂量计算时应先求得等效方野,而后用该等效方野对应的楔形因子进行楔形野的处方剂量计算;当FSZ〉20 cm×20 cm时,可以采用20 cm×20 cm测得的楔形因子进行楔形野的处方剂量计算;深度对楔形因子的影响可忽略,可以将参考深度（水下10 cm）获得的楔形因子用于所有的深度。     

两台医科达直线加速器匹配后束流特性比较

目的:比较分析两台医科达直线加速器匹配后的束流特性,为临床上实现治疗计划在两台加速器上互换执行提供依据和参考。方法:利用IBA公司Blue Phantom2水箱采集两台加速器X射线束及电子束等相关数据并对其进行比较分析。结果:两台加速器6 MV各射野%dd（10）X偏差在±0.1%之内,10 MV %dd（10）X偏差在±0.3%之内。其相对应射野条件下两档能量束流平坦度与对称性差异均在±1.5%之内,半影的最大绝对偏差为0.5 mm。两档X射线能量60°楔形野的%dd（10）X最大差异为0.8%。电子线Rp、R50、E0方面,两台加速器中各档电子线的差异皆在±1.2%之内,dmax最大绝对偏差为0.9 mm。各能量射野输出因子之间虽有偏差,但差异均较为微小。结论:两台加速器的束流特性显示出良好的数据匹配度,将为治疗计划在两台加速器上实现互换执行提供临床依据。     

基于Monte Carlo的西门子6MV加速器散射因子的模拟研究

目的：研究探讨西门子（Siemens）6MV加速器总散射因子受射野变化的影响,为临床剂量计算提供参考。方法：利用蒙特卡罗程序BEAMnrc以及DOSXYZnrc对西门子加速器6MV光子束进行了模拟研究,详细分析了总散射因子受射野变化的影响．并结合模拟结果分析不同计算方法计算矩形野总散射因子的精度。结果：方形野总散射因子随着射野射野边长减小而减小。当方野边长小于2cm时,总散射因子减小趋势明显。当矩形野边长都大于2cm时,使用面积周长比方法以及K因子法计算总散射因子有较好的精度,但如果有一边边长小于2cm时,使用B因子法明显降低了误差。结论：在计算一般矩形野总散射因子时面积周长比方法比以及K因子法都能够达到良好的精度,但是蒙卡模拟是否存在准直器互换效应仍需进一步研究。对于矩形小野总散射因子,由于在模体中剂量分布梯度大,侧向电子难以平衡,因此使用面积周长比公式计算结果误差较大,建议采用B因子算法,模拟计算的结果与该算法计算的结果近似。     

应用蒙特卡罗算法探讨电子线挡块对输出因子的影响

目的：应用蒙特卡罗（Monte Carlo,MC）算法探讨电子线挡块对输出因子的影响。方法：针对西门子Primus直线加速器的10emx10em限光筒,先在此限光筒内设计8个边长为2cm-9cm的方野．采用MC算法分别模拟计算它们在6MeV、9MeV和12MeV下的输出因子,然后再设计13个不同大小的矩形野,同样采用MC算法计算它们的输出因子,并与采用公式OUF（X,Y）=[OUF（X,X）·OUF（Y,Y）]^1/2得到的输出因子进行比较。最后,将3cmx5cm和4cmx8cm两个矩形野的中心分别向左移动4个位置,观察射野中心的位置变化对输出因子的影响。结果：采用上述公式计算矩形野的输出因子能较好地吻合采用MC算法得到的输出因子,两者的差距不超过1．3％。3crux5cm和4cmx8em两个矩形野的中心位置变化对剂量分布影响不大,输出因子差距不超过1．4％。结论：任意大小的矩形野的输出因子均可采用此公式计算得到,前提是须测量较详细的方野的输出因子。电子线射野中心的位置对剂量分布的影响不大。关键词：电子线;输出因子;蒙特卡罗算法;     

Varian 2300 C／D直线加速器高能电子束铅挡野输出因子的测定与分析

目的：探讨Varian 2300 C/D直线加速器高能电子束射野输出因子变化规律。方法：用电离室法实测在各种能量下对四种限光筒的不同铅挡野的射野输出因子。结果：铅挡野输出因子随射野边长及限光筒大小变化没有明显的规律;铅挡野输出因子与能量有关。结论：射线能量、限光铜和铅挡野大小时输出因子的影响较大,临床应用时需要针对性地精确测量。     

计算射野输出因子的新方法

射野输出因子,简称野因子,是放射治疗中重要的剂数学参量。引入野因子后,使临床的表格制作和剂量计算大为简化。野因子定义为水模中该野与参考野在PDD归一深度处,射束中心轴线上的剂量率之比。通常,PDD的归一深度选在水模中的最大剂量深度dm,参考野选用10_(cm)×10_(cm)正方野。国内曾有人对正方野的野因子进行过研究,给出了计算方野野因子的经验公式。但是,对矩形野,此公式不能满足临床需要。对于矩形野,以往的作法是通过一系列测量,绘出野因子分区图供临床应用。近似地认为在同一区域内野因子相等。这种方法的缺点之一是测量的工作量太大;另一种更为粗略的方法,是把PDD计算中等效方野的概念用于野因子计算。这两种方法的共同缺点是误差较大。由于它们都只能给出规律性不明显的大量离散数据,不便于放疗剂量电算化。本文建立的方法,以实测数据为基础,以理论计算为依据,简便、准确,克服了以往方法的缺点,较好解决了野因子计算问题。     

直线加速器楔形因子的影响因素和修正方法

目的 研究直线加速器楔形因子的影响因素,并提出可行的修正方法,为临床准确使用该因子提供依据.方法 对SIEMENS MD7745直线加速器和GE Saturne41直线加速器,6MV-X线,60°楔形滤片,测量不同大小的照射野且不同深度处加和不加楔形滤片时的剂量率,计算楔形因子.然后分析数据提出假设公式.结果 照射野大小和测量深度对楔形因子Fw均有影响:其中照射野的影响不大,可通过对大中小野取平均值的方法将精度控制在1%以内;但深度的影响却很大,必须通过修正公式Fw(d)=(a bd)进行修正才能达到WHO放射治疗质量保证和质量控制有关楔形因子的精度必须好于2%的规定.     

高分辨率半导体矩阵的剂量学特性

目的:研究一种新的高分辨率探测器矩阵的临床剂量学特性。方法:使用泛野校准法,在直线加速器6 MV光子线下对矩阵进行一致性校准。测量矩阵的短期和长期稳定性、剂量线性、剂量率响应、射野大小依赖性,并与电离室的测量结果进行比较。测量相应能量下矩阵的表面等效厚度,测量射野离轴比曲线并且与三维水箱测量结果进行了比较。设计一组条形野,以及一组由不同大小方野形成的组合野,使用探测器矩阵和 Mapcheck进行测量,并与治疗计划系统计算结果进行比较。结果:归一后矩阵的短期重复性标准偏差为0.075%,最大偏差为0.14%;长期重复性标准偏差为0.69%,最大偏差为0.92%。剂量线性经直线回归后的R2=1.000 0;在40~600 MU/min剂量率范围内矩阵中心探头变化范围为0.62%;与指形电离室相比,在25 cm方野时射野输出因子偏差为1.2%,3 cm方野时为4.4%。在10 cm深度处校准时矩阵测量的离轴比曲线与三维水箱测量结果相对吻合,误差在2%以内;矩阵的表面等效厚度约为0.4~0.5 cm;在3%/3 mm和2%/2 mm标准下,Super Matrix和Mapcheck测量方野组合野计划的γ通过率分别为100.0%、98.8%和99.6%、97.5%。测量MLC条形野计划的γ通过率分别为99.1%、94.4%和99.4%、94.4%。结论:Super Matrix具有良好的剂量学特性,满足临床质量控制的基本要求。     

动态楔形因子的研究

目的:在1978年,P.K.Kijewski等人[1]提出动态楔形技术(DW)之后,20世纪90年代,这项技术开始应用于Varian加速器上,并根据Varian加速器的特性给出了求增强型动态楔形因子(EDWF)的公式[2].然而,这个公式是否能应用于所有的医用直线加速器呢?方法:以Siemens Primus医用直线加速器为对象进行了实验验证.对于其他类型的加速器,如果公式适用,公式中所出现的五个待定参量α0,α1,b1,α,β是否需要重新修正呢?结果:通过实验发现,Varian加速器的动态楔形因子的计算公式及公式中出现的参量用于Siemens Primus医用直线加速器时,将会出现3%误差.结论:用通过实验按照Siemens Primus加速器特性重新拟出的修正公式和修正参数则可以把误差控制在1%范围内.     

电子束限束筒挡铅后的剂量学效应

本文探讨了挡船对电子束限束筒输出剂量的影响。采用标准水模及IONX2500／3型剂量仪,0.6cm^3电离室,对Philips SL75-14型直线加速器不同能量电子束固定限束筒、等效方野公式推算所得相应限束筒不规则野的吸收剂量进行了实测。结果分析：在限束筒上加空心铅块所获得的等效方野与该限束筒的吸收剂量无明显差别,但与等效方野公式推算所得相应限束筒的吸收剂量差别显著。因此我们认为：用不规则野电子束治疗时,应选用原限束筒的剂量学参数,不宜用等效方野公式推算所得相应限束筒的剂量学参数。     

医科达Precise直线加速器高能电子束的射野输出剂量特性

目的:研究不同大小射野挡铅对高能电子束射野输出剂量的影响,并讨论不同源皮距的变化规律.方法:在医科达直线加速器上对标称能量4MeV～18MeV共六档高能电子束不同源皮距时测量各限光筒附加射野挡铅的输出因子.结果:因自动跟随限光筒的X线准直器的设置对各能量各限光筒不同,各标准限光筒野输出因子与射野变化无确定规律;它随能量增加而减小,小野6 cm×6 cm却相反.各限光筒加挡铅射野的输出在小野时变化较大,射野直径与能量射程的差别大小影响输出因子的变化快慢.对不同限光筒形成的相同挡铅射野因子对低能大限光筒值更大,高能相反.延长源皮距仍基本遵循以上3个结论,且延长源皮距更高能量较小射野的输出下降更迅速.     

利用矩阵电离室对加速器和放疗计划系统进行剂量学研究

目的:探讨利用矩阵电离室对医用直线加速器及放射治疗计划系统进行快速剂量学的检测方法和项目。方法:在矩阵电离室上方放置5cm的固体等效水模,下方放置5cm的反射水模,对标准方野和矩形野测试,测试条件SSD=95cm,SAD=100cm,射野大小分别为2cm、5cm、10cm、15cm、20cm和2cm×10cm、5cm×20cm、20cm×5cm,MU为100cGy;对治疗计划系统的中央挡铅、MLC形成的中央挡铅、不对称射野、MLC末端形状(叶片末端效应)和相对叶片之间的间隙和MLC侧面效应、叶片凹凸槽效应、以及简单模拟调强模型等相关参数进行检测。结果:方野和矩形野的平坦度为100.07%～102.66%,对称性为0.10%～1.49%;光野、射野一致性检测:X方向为-1.5%～0.7%,Y方向为-1.4%～1.0%,平均为-0.47%;对放疗计划系统的检验,主要验证计算值与实际测量值的结果比较,以Gamma值和绝对剂量偏差值(4%)来判断两者的符合性。对于方形野和矩形野Gamma值在92.02%～96.35%,而对于多野光栅的相关检测,在计划系统设置的两个半野(X1=5cm,X2=0cm,Y=10cm和X1=0cm,X2=5cm,Y=10cm)合成实验中,合成区域间隔处有5%的剂量偏差,5个2cm×10cm合成10cm×10cm实验中,在射野连接处误差值最大可达10%;在两个2cm×2cm的方野,间距6cm实验中,第一个射野Gamma值可达96.6%,第二个Gamma值为93.2%。结论:利用矩阵电离室可对医用直线加速器和放疗计划系统实现快速的剂量学检测,对加强两者日常的QA和QC具有重要的意义。     

快速容积旋转调强治疗系统的验收测试

目的:检验新型快速容积旋转调强(VMAT)治疗系统的计划剂量计算和执行精度,为系统投入临床应用提供质量保证。方法:根据美国医学物理师协会第142号工作组报告中的要求,检测加速器机械和剂量学精度,并基于仿真人体不均质模型设置8个包括标准方野、楔形野、多叶准直器菱形野、不规则野、组合野等射野,以及斜入射、切线照射、共面和非共面照射等照射条件对测试例进行多点剂量验证。针对VMAT的特点特别设置固定方野、适形射野、静态和动态调强射野的旋转照射测试计划,对系统进行端到端的验证测试,最后采用实际VMAT治疗计划检验系统的执行精度。结果:加速器的机架、准直器和床旋转等中心误差≤1.5 mm,所有旋转运动的角度刻度误差≤0.5°,多叶准直器到位误差≤1.0mm,光野射野重合度误差≤1.0 mm。8个测试例中多点剂量验证的误差为-2.57%~2.30%,各旋转照射验证测试的剂量误差为-1.83%~1.19%。实际VMAT治疗计划验证的γ(3.00%,3 mm)通过率优于95.00%。结论:所设置的验收测试能保证快速VMAT治疗系统机械和剂量学精度达到临床要求,可作为同类系统临床前质量保证的验证方法。     

非晶硅电子射野影像装置在直线加速器日检中的应用

目的:在分析非晶硅电子射野影像系统(a-Si EPl D)的剂量学基础上,利用开发的软件自动分析每日采集的射野影像,获取直线加速器的输出剂量、平坦度、对称性及射野尺寸等参数,使a-Si EPID成为加速器的快速日检工具。方法:首先对a-Si EPID进行校准,并将其分成16个大小为10 cm×10 cm的子区域,移动a-Si EPID依次照射,截取中心轴附近10 cm×10 cm(SSD 160 cm)的区域相互叠加获取增益影像,并进行输出剂量校准。随后通过自编软件根据校准数据分析每天标准射野影像得出加速器日检参数:输出剂量、射野尺寸、平坦度、对称性,并将结果与指形电离室及三维水箱数据进行比较。结果:加速器出束从97 MU至103 MU,模拟剂量偏差±3%。结果显示a-Si EPID中心轴灰度剂量呈高度线性,与指形电离室的最大偏差为小于1%。平坦度、对称性两个参数的基线偏离与三维水箱高度一致,结果均分别小于±0.5%和±1.5%。结论:因测量准确性及便利性,可以利用自编软件及a-Si EPID用于加速器日检。     

6MV-15MV下物理楔形因子和动态楔形因子的比较

目的:探讨不同能量下,Varian21EX直线加速器中物理楔形因子和动态楔形因子受照射野大小和深度的影响。方法:在固体水膜体中利用0.6 cc电离室对6 MV和15 MV射线束下不同角度物理楔形板和动态楔形板分别测量加和不加楔形滤片时的剂量率来计算楔形因子。通过测量不同角度的物理楔形板和动态楔形板在固定照射野(10 cm×10 cm)的不同深度下的楔形因子来研究楔形因子随深度的变化规律。同时,对于楔形因子随射野大小的变化规律,还测量了不同角度的物理楔形板和动态楔形板在固定深度(d=10 cm)下的不同射野大小的楔形因子。为了更好地分析物理楔形因子与动态楔形因子的差异,引入了相对楔形因子NWF。结果:深度对于物理楔形板的楔形因子较为明显,深度增加时楔形因子增大,且随着楔形角的增大变化更明显。对于150、300、450、600的物理楔形板,当深度由最大深度增加到20 cm时对于6 MV能量楔形因子分别增加了1.86%、3.79%、4.99%、7.95%;对于15 MV能量1.29%、1.35%、1.49%、2.03%。而动态楔形因子随深度变化不明显,最大变化不到1%。射野大小对于物理楔形因子也有一定的影响,楔形因子随射野增加而增加,但是增加幅度不大;而对于动态楔形板,在6 MV和15 MV射线束下楔形因子受射野的增大都有明显的减小。对于100、150、200、250、300、450、600的动态楔形板,从参考射野(10 cm×10 cm)到最大射野,楔形因子分别减少了7.91%、11.04%、14.08%、16.96%、19.7%、28.03%、35.89%对于6 MV和5.72%、8.17%、10.41%、12.85%、15.08%、21.82%、30.59%对于15 MV能量。结论:对于物理楔形板,深度和射野大小都对物理楔形因子有影响,所以临床剂量计算时必须考虑深度和射野大小对物理楔形因子的影响并对它进行修正。对于动态楔形板,深度对动态楔形因子影响较小,在临床剂量计算时可以忽略;而射野大小对动态楔形因子影响比较明显,在临床剂量计算时只须考虑相对射野楔形因子。     

国产医用直线加速器开展立体定向放射治疗的可行性研究

目的:从剂量输出、机械性能和辐射性能方面比较两种进口医用电子直线加速器和3种国产医用电子直线加速器的各项参数指标,对比分析国产医用直线加速器的技术和性能是否达到开展立体定向放射治疗的基本标准。 方法:选取两种开展过立体定向放射治疗的进口医用电子直线加速器和3种装机量较大的国产医用电子直线加速器。利用电离室和静电计在水模体上测量加速器的剂量输出性能;利用坐标纸、前指针、刻度尺等工具测量加速器机械精度;通过PIPSpro5.3.1和doselab图形分析软件测量加速器辐射性能和到位精度,从而分析固体水和EBT免冲洗胶片记录辐射野。 结果:以AAPM TG-142和中华人民共和国医药行业标准YY0832.2-2015为参考,建立一套完整的针对国产电子医用直线加速器的评价标准。检测发现国产加速器输出剂量精度、重复性、线性较高,旋转机架、准直器和治疗床辐射野等中心精度大部分小于1 mm,铅门和多叶准直器平均到位精度小于0.5 mm,两种国产加速器端对端偏差结果小于5%,说明国产加速器基本性能较好。 结论:部分国产加速器从剂量输出和治疗精度方面已达到开展立体定向放射治疗的基本要求,但开展立体定向治疗需要相关放疗单位投入更多的人力和相应设备做好加速器的质量保证和质量控制工作。     

MatriXX电离室矩阵角度修正因子验证及分析

目的:分析射野入射方向及加速器治疗床对MatriXX电离室矩阵角度修正因子的影响。方法:获取MatriXX和MultiCube模体所组成的测量装置的CT影像,并将其导入计划系统,以MatriXX有效测量平面中心为计划中心,设置一能量为8 MV X射线、机器跳数为200 MU、20 cm×20 cm的对称方野,在机架角度为0°～180°范围内以5°为间隔定义射野入射方向,分别计算各入射方向的射野在计划中心点的剂量,并与在相同条件下存在加速器治疗床和无加速器治疗床两种情况下的实际剂量测量结果做比值,得出有无加速器治疗床两种情况的MatriXX电离室矩阵的角度修正因子。应用SPSS13.0软件对这两组现场测量计算得到的MatriXX电离室矩阵角度修正因子值及厂家的给定值之间进行t检验比较。结果:实测得到的有无加速器治疗床的两组MatriXX电离室矩阵角度修正因子值比较的t检结果为P<0.005,治疗床的存在对修正因子有显著的影响;实测的8 MV无治疗床的修正因子与厂家给定的6 MV的修正因子进行比较的t检验结果为P<0.005,实测修正因子与厂家给定值之间存在差异。结论:现场测量MatriXX电离室矩阵的角度修正因...     

加速器多叶准直器半影特性研究

目的:探讨和比较瓦里安(Varian)2100C/D与医科达(Elekta)Synergy直线加速器配备的多叶准直器的半影特性,为临床设野提供参数供参考。方法:利用CRS三维水箱和PTW电离室测量6 MV和10 MV X线的射野离轴比曲线,测量从4 cm×4 cm到20 cm×20 cm各方野的半影;同时针对两种加速器多叶准直器的设计特点,分析利用不同准直器形成射野对半影宽度的影响。结果:(1)对于不同能量和不同大小射野,设野时靶区外扩的范围应综合半影大小等因素;(2)Varian 2100C/D加速器采用准直器三层结构,采用"MLC+JAW"方式形成射野能减少半影,即应注意形成射野时JAW必须跟随MLC;(3)Elekta Synergy加速器形成射野时MLC方向半影较大,重要器官可采用JAW来保护。