补偿膜下空腔间隙对浅表组织剂量影响

目的 研究补偿膜下空腔厚度、面积及相邻间隔对浅表组织剂量的影响。方法 应用Geant4构建加速器模型,将计算数据与测量数据对比验证模型正确性。构建上表面位于加速器等中心的30 cm×30 cm×30 cm水模体及30 cm×30 cm×1 cm水膜,分别设计水膜与水模体紧密贴合和有不同空腔的模型,计算6 MV X线10 cm × 10 cm射野下不同模型水模体中心轴深度剂量分布和0.1 cm深度侧向剂量profile (profile1),对比各空腔模型与紧密贴合模型所计算数据。结果 厚度≤0.5 cm时,空腔对最大剂量深度(Dmax)和浅表剂量影响较小,随厚度增加,Dmax增加,0.1 cm深度处PDD (PDD1)迅速减小,profile1自空腔中心至边缘逐渐增加;随面积增加,Dmax先增大后减小,PDD1先减小后增大,面积较小时,自空腔中心至边缘profile1逐渐增加,面积较大时profile1则先减小后增加;空腔间隔≥0.2 cm时基本满足临床要求,≥1.0 cm时影响消失;远离空腔处profile1基本不受影响。结论 摆位时尽量减少补偿膜下空腔,使空腔足够薄、面积尽量小、相距间隔不宜太近。     

空腔和非均匀组织对不同照射技术的剂量学影响

目的 使用仿真人体模型,研究空腔及非均匀组织结构对不同照射技术的剂量学影响。方法 利用成都剂量体模,制作具有4 cm×4 cm×3 cm空腔结构的头颈部模体和胸部切片肺组织模体,按照实际治疗流程进行定位CT扫描和模拟定位机复位,在空腔和非均匀组织结构边界处及其内部粘贴3.2 mm×3.2 mm×0.8 mm超薄型热释光剂量片,采用不同照射技术设计治疗计划并在直线加速器上进行实际照射,对热释光剂量片数值进行分析。结果 头颈部仿真模体,单野、两野对穿和7个野IMRT计划照射测量结果均存在显著的空腔效应,并且随射野增加和放疗技术的复杂性,空腔效应有减小趋势;对胸部肺组织仿真模体,也存在类似空腔效应。结论 对人体组织内部空腔结构或非均匀组织结构,设计计划时应考虑空腔效应影响,给予更多射野或使用更加复杂的照射技术来减小空腔效应影响。     

螺旋断层放疗系统升级动态钨门技术的验收测试

目的 对螺旋断层放疗系统的动态钨门技术进行验收测试,评估其射野半影及治疗实施的准确性。方法 升级内容主要包括升级钨门的驱动系统和更新射野模型。升级钨门的驱动系统后行机械对准性测试。调试加速器输出,使其与新的射野模型吻合。分别用固定钨门和动态钨门技术设计螺旋断层调强计划,评估不同照射技术的射野半影。剂量验证分别用A1SL电离室和ArcCheck探测器矩阵测量点剂量和面剂量,并采用γ分析与计算结果进行比对。结果 系统的机械对准符合验收标准。不同射野宽度的百分深度剂量和离轴比与新的射野模型基本一致。IEC y轴向对称野和非对称野的射野宽度与参考值的偏差均<0.3%。采用动态钨门技术后,射野宽度为2.5 cm和5.0 cm时半影宽度比固定钨门技术分别减小了10.41 mm和26.76 mm,接近1.0 cm射野宽度的结果。对于临床病例计划,点剂量平均偏差为 0.33%±0.73%,剂量分布2%/2 mm、3%/3 mm和4%/4 mm的γ平均通过率分别为 97.9%±1.1%、99.8%±0.3%和 100.0%±0.06%。结论 动态钨门技术可大幅改善射野半影。验收测试结果均符合质控标准,表明其治疗实施是准确可靠的。     

新型双能医用直线加速器非均整剂量学特性研究

目的 利用新型双能医用直线加速器(医科达,Versa HDTM),研究6、10 MV能量的FFF和FF光子束剂量学特点,期望找到FFF射束的剂量学特点及优势,为临床应用提供依据。方法比较FFF、FF射束的深度剂量分布,离轴比剂量分布,辐射野大小、半影宽度与野外剂量,准直器散射因子和总散射因子。结果 (1)束流能量匹配后的FFF射束与常规均整射束能量一致,各射野百分深度剂量在10 cm深度区域的匹配误差<1%。(2) FFF射束离轴比剂量分布随深度的变化较小。(3) FFF射束的射野大小、半影宽度均比FF射束的变化小,且FFF射束的射野大小、半影宽度,分别随射野和深度的增加逐渐增大;FFF射束各射野的野外剂量比均整射束更低。(4) FFF射束各射野的准直器散射因子和总散射因子,随射野、深度的变化趋势均比FF射束小。结论 去除均整器后可明显提高剂量率、减少放疗时间、降低机头的漏射和散射,故FFF除均整性外的剂量学优势,可用于临床SRT。     

基于菊花链射野输出因子测量方法

目的 针对响应随射野面积变化的探测器,应用基于菊花链(Daisy-Chaining)的射野输出因子测量方法,提高测量结果的准确性。方法 分别使用IBA CC13电离室、IBA CC01电离室、IBA Razor半导体探测器、IBA EFD半导体探测器和Gafchromic EBT3胶片测量Varian Edge加速器 6 MV X线的射野输出因子。结果 同Razor和CC13衔接的菊花链测量结果相比,常规测量方法使用CC13测量小野时结果偏小,在射野1 cm×1 cm时偏差达到16.71%。使用CC01测量大野时结果偏大,在射野40 cm×40 cm时偏差达到8.39%。使用Razor测量大野时结果偏大,在射野40 cm×40 cm时偏差达到9.40%。EFD的测量结果与Razor结果接近,在射野40 cm×40 cm时偏差为9.14%。使用胶片测量1 cm×1 cm以上的射野时,与菊花链测量结果接近,偏差在1.60%以内,在射野1 cm×1 cm时偏差则达到3.13%。选择射野3 cm×3 cm或4 cm×4 cm作为中间野的菊花链测量结果一致,最大偏差0.29%。结论 对于响应随射野面积变化的探测器可通过菊花链的方法来扩大测量范围,提高测量结果的准确性。     

X (γ)射线全身照射过程中患者全身剂量分布的蒙特卡罗模拟

目的 对比实际测量结果探究利用蒙特卡罗方法模拟患者在实际X (γ)射线全身照射过程中全身剂量分布的可行性。方法 利用MCNPX构建准确的医科达Synergy加速器6 MV治疗头蒙卡模型,根据CT值与物质密度的关系将ATOM物理体模的CT转换为用于MCNPX计算的体素模型,模拟患者在X (γ)射线全身照射过程中常用的水平照射方式中全身的剂量分布,并将模拟结果与热释光剂量计在ATOM物理体模内不同位置处的测量值进行对比分析其差异。结果 标准源皮距下6 MV加速器治疗头模型在水模体中计算的百分深度剂量曲线和离轴剂量曲线与医院的实际测量值差异性均<2%,其中10 cm×10 cm射野下的最大剂量点深度约为1.5 cm,与实际测量值相符。全身照射中体模内不同位置处剂量的模拟结果与热释光剂量计测量值的最大差异性约为4%,MCNPX的模拟结果与热释光的测量结果基本符合。结论 MCNPX较精确地模拟计算患者全身照射的剂量分布,蒙特卡罗模拟为全身照射过程中患者全身剂量的均匀性优化提供了可能。     

基于直线加速器虚拟源模型的蒙特卡洛剂量计算及在IMRT独立验算中的初步应用

目的：研究临床放疗蒙特卡洛剂量计算方法中虚拟源模型的可行性。方法通过蒙特卡洛方法模拟得到记录医用直线加速器机头出射粒子物理特性的相空间文件,分析提取相空间文件中粒子的种类、能谱及位置分布,建立半经验虚拟双光子源抽样模型。结合并行剂量计算引擎GMC,得到3 cm×3 cm、5 cm×5 cm、10 cm×10 cm、20 cm×20 cm和30 cm×30 cm射野及2例临床调强计划的三维水模剂量分布的蒙特卡洛模拟结果,将其与水箱测量结果或医科达Monaco计划系统结果比较,以验证基于虚拟源的蒙特卡洛剂量计算的准确性。结果对5个射野下的水箱中心轴的百分深度剂量曲线以及不同深度的离轴剂量曲线,蒙特卡洛模拟结果与测量结果相差在1％以内。对2例临床调强计划, Monaco计算结果与蒙特卡洛模拟结果的三维通过率分别为98．9％和99．4％（3％／3 mm）,95．1％和95．4％（2％／2 mm）。结论基于虚拟源模型的蒙特卡洛模拟能得到准确的放疗剂量计算结果。     

放疗计划系统中空腔边缘剂量计算准确性研究

目的 研究TPS中CCC、AAA算法在空腔边缘剂量计算的准确性。方法 采用EGSnrc软件包的子程序BEAMnrc用对美国瓦里安Trilogy直线加速器进行了蒙特卡罗模拟,并使用IBA蓝水箱三维扫描系统验证了该Monte Carlo算法的准确性,证实蒙特卡罗算法的可靠性。设计一带有不同大小空腔的等效水模体,分别用CCC、AAA算法计算不同大小空腔的等效水体模的中心轴深度剂量分布和侧向剂量profile。深度方向计算结果与蒙特卡罗算法进行比较,侧向剂量profile计算结果与EBT₂胶片测量结果进行比较。结果 在空腔边缘CCC、AAA算法都高估了剂量。CCC计算精确性优于AAA,但误差依然存在。这种误差主要与计算网格、射野大小、能量、空腔大小、射野数目有关。结论 TPS中的CCC和AAA剂量计算时还应充分考虑到空腔边缘的电子不平衡。     

1.5T 磁共振加速器X线束剂量学特性测试

目的 由于磁场会改变次级电子运动轨迹,继而影响剂量场分布,磁共振加速器(MR-Linac) X线束剂量学特性与常规加速器有差别。本项目旨在测量和分析1.5T MR-Linac的X线束剂量学特性。方法 中国医学科学院肿瘤医院于2019年5月安装1台瑞典医科达公司Unity型1.5T MR-Linac,使用磁场兼容工具对其进行测量,测量项目包括表面剂量、最大剂量点深度、射线质、离轴比曲线(OAR)中心位置、对称性、半影宽度、不同机架角度的输出量变化。结果 不同射野面积的平均表面剂量为40.48%,平均最大剂量点深度为1.25cm。10cm×10cm射野面积下,x轴方向的OAR中心位置往x₂侧偏移1.47mm,对称性为101.33%,两侧半影宽度分别为6.86mm和7.14mm;y轴方向的OAR中心位置偏移0.3mm,对称性为100.85%,两侧半影宽度分别为5.92mm和5.95mm。不同机架角度下输出量最大偏差达1.50%。结论 与常规加速器不同,MR-Linac不同射野面积表面剂量数值趋于一致,最大剂量点深度上升。x轴方向的OAR中心位置往x₂侧偏移,造成对称性变差和半影不对称。不同机架角度下的输出量变化明显,需要修正。     

改造常规医用加速器实现Flash‐RT及物理性能测量

目的探讨改造常规医用加速器实现超高剂量率放疗（Flash‐RT）的可行性,了解改造后Flash‐RT射线束的物理性能。方法 改造Varian 23CX医用加速器,使设备在等中心处的电子线辐射平均剂量率不小于40 Gy/s。设计相关物理测量方案对不同源皮距条件下的实际辐射剂量率、改造后射线束的百分深度剂量（PDD）曲线和离轴剂量分布等参数进行测量。结果 使用HD‐V2型胶片测量改造后9 MeV电子线的平均剂量率,出束设定时间为3、6 s一组的平均剂量率分别为97.9、99.27 Gy/s;在源皮距（SSD）为100、80、60 cm时,平均剂量率分别为99.3、168、297.5 Gy/s;改造后9 MeV射束PDD曲线的R₁₀₀、R₅₀分别为水下2.2、3.87 cm,电子射程R_p为4.58 cm,模体表面最大可几能量E_p,0为9.28 MeV,这些参数值均略高于常规9 MeV射束,表现为表面剂量略增加,高剂量坪区相对变宽;射野离轴剂量分布总体呈现中心轴最高,随离轴距离增加剂量逐渐下降的特点,在20 cm×20 cm,SSD为100 cm射野条件下,横向和径向离轴剂量分布曲线的半峰宽分别为16.6 cm和16.4 cm。结论 改造后的常规医用加速器,射线束在等中心处的平均剂量率达到Flash‐RT要求,在SSD为60 cm条件下平均剂量率远高于开展Flash‐RT所需的至少40 Gy/s的要求。     

补偿膜下空腔对放疗计划系统计算浅层剂量的影响

目的:基于蒙卡方法研究补偿膜下空腔对放疗计划系统计算浅层组织剂量的影响,为放疗定位及计划制定和评估提供参考与依据.方法:在Eclipse和XIO中分别构建上覆不含或含有不同大小空腔的1 cm厚水膜的30 cm×30 cm×30 cm水模体,上表面位于源轴距并垂直于射野中心轴,分别采用各向异性分析算法和超级迭加算法计算不...     

移动式术中放疗Mobetron加速器的测试

目的 测试移动式术中放疗Mobetron加速器,分析它的电子束剂量学特点.方法 测量移动式术中放疗Mobetron加速器电子束的剂量学特点,并与西门子常规加速器电子束进行比较.Mobetron加速器配置有4、6、9、12 MeV电子束.测量项目包括垂直于水模体表面的中心轴百分深度剂量和平行于水模体表面的射野离轴比、输出因子、限光简外漏射剂量、铅挡块对电子束的衰减、输出量校准.使用的测量仪器包括三维水箱、静电计、0.6 cm3Farmer电离室、平行板电离室和固体水.测量时将不同端面和直径限光筒依次与加速器机头连接,并使端面与模体表面相切.结果 除12 MeV外其他能量的表面剂量均低于90%,相同能量下术中加速器表面剂量明显高于常规加速器剂量.对10 cm直径、0°倾斜角的限光筒四档能量的最大剂量深度依次为0.7、1.3、2.0、2.2 cm,治疗深度依次为1.0、1.8、2.7、3.6 cm;对0°限光筒治疗时只需选直径比瘤床大1cm的筒即可.由于斜端面的限光筒照射野平坦度和对称性明显变差,限光筒尺寸的选择要依据等剂量分布图.四档能量的限光筒外1 cm处漏射线分别为1.2%、5.1%、10.0%、9.1%,全挡时铅挡厚度分别为1.5、3.0、4.5、6.0 mm.结论 通过测试了解了Mobetron加速器性能特点并获得了临床应用和日常质量保证所需数据.     

Verification of Surface Dose for Flattening Filter and Flattening Filter Free Beams in Beam-Matched Medical Linear Accelerators

Background: The purpose of this study was to evaluate the surface dose (SD) of 6 and 10 MV flattening filter beam (FF) and flattening filter free (FFF) beam for different square field sizes in three Beam-matched medical linear accelerators using a parallel-plate ionization chamber. Materials and Methods: The experiment was carried out in a phantom composed of 40×40 cm2 solid Water slabs of varying thickness. Further sheets of solid water phantom were added to take readings in the build-up region for both SSD and SAD technique. Surface doses are measured with a PPC-05 chamber and DOSE 1 electrometer, at measurement depth of 1 mm interval and all results are plotted relative to the dose measured at Dmax for various field sizes. Surface dose readings are therefore reported as relative surface dose. Results: Surface dose increased linearly with field size for both FF and FFF photon beams in all three beam-matched linear accelerators in both SSD and SAD setup. The surface dose of FFF was higher than FF beams in all field sizes. For the given energy the surface dose difference (relative to 10x10 cm2 field size of 6FF) between FF and FFF beam was larger for large field size. For 6FF and 6FFF beam the surface dose difference for 5x5 cm2 is -5.27%, and for 30x30 cm2 it is 12.91%. The measured surface dose differences between linear accelerators are not statically significant (P>0.989). Similarly, the surface dose difference between SSD and SAD setup was also analysed and had no statistical significance (P>0.849). Conclusion: Study showed that the surface dose difference between beam-matched linear accelerators are insignificant. The surface dose difference between SSD and SAD setup were also found negligible. Most importantly, changing patients between beam-matched linear accelerators will not have any significant changes in surface dose in clinical setup.     

TomoDose半导体探测器特性分析及其在Tomotherapy质控中的应用研究

目的 评估TomoDose半导体探头特性及其在检测Tomotherapy床速和Profile稳定性方面的应用,以期用其便捷、高效地对Tomotherapy进行质控。方法 结合等效水模体对TomoDose探头的剂量线性响应、每脉冲剂量响应、角度依赖性和射野大小依赖性进行测量,并与0.057 cm³A1SL指型电离室进行比较分析。以0.000 5 s为间隔预设5个组床速来检测TomoDose对床速检测的灵敏度,选取7例不同床速的临床计划数据对其进行检验。用TomoDose和等效水模体采集Tomotherapy年检中的Profile数据(测量条件和采用水箱时一致),分别在Jaw为1.0、2.5、5.0 cm状态下,在水下深度为15、50、100、150、200 mm处测量x轴向和y轴向的射线束Profile,并采用Gamma分析(2%/1 mm)方法评估TomoDose和水箱所测得的Profile数据。结果 TomoDose半导体探头和电离室在出束时间≤30 s范围内对剂量的响应呈线性;每脉冲剂量响应与电离室的差异<2%,两者响应趋势一致;其存在角度响应,在±60°范围内角度响应最大相差2.53%;Jaw=5.0 cm时不同射野大小下两者响应差异随着射野减小而增大,5.0 cm×2.5 cm时最大为0.78%。TomoDose可识别0.5 mm进床距离误差,床速检测偏差值<0.6%。对于Profile稳定性检测:在x轴向上,水下深度为15 mm时Jaw取任何值,均有γ<1;取其他值时主射野区(离轴距<200 mm的区域)内均有γ<1,射野边缘半影区(离轴距>200 mm的区域)γ较大,出现γ>1的情况。在y轴向上,3个射野宽度下所有的Profile对比结果均显示γ值在射野边缘较大,但所有情况下均有γ<1。结论 TomoDose适合对Tomotherapy进行相关质控,能够精确测量Tomotherapy的床速,能够准确监测Tomotherapy射束Profile的稳定性,并且质控过程便捷而高效。     

电压波动对BJ-6B加速器剂量传递的影响分析

目的 研究市内电压变化对BJ-6B加速器剂量率、剂量传递准确性的影响.方法 在变压器332V时校准加速器.模拟市内电压变化在321～338V范围改变变压器输出电压,监测剂量率变化.在机器出束为100 MU,照射野为10 cm×10 cm,源皮距离为100 cm,水模体射野中心轴为1.5、5.0、10.0 cm深度处时测量吸收剂量5次求平均值.分析变压器输出电压对剂量率、剂量传递准确性影响.结果 市内电压变化对剂量率有影响.在一定变化范同内变压器输出电压增加加速器输出剂虽率增加,水模中射野中心轴线上不同深度处吸收剂量增加.结论 为BJ-6B加速器配备高精度的稳压器非常重要,用户在使用时务必把稳压器稳压精度调整到最高.     

Dosimetric characteristics test of 1.5T magnetic resonance accelerator

Objective The Lorentz force produced by magnetic field deflects the paths of secondary electrons. The X-ray beam dosimetry characteristics of the magnetic resonance accelerator (MR-Linac) are different from conventional accelerators. The purpose of this study was to measure and analyze the X-ray beam dosimetry characteristics of 1.5T MR-Linac. Methods In May 2019, our hospital installed a Unity 1.5T MR-Linac and measured it with magnetic field compatible tools. The measurement indexes include:surface dose, maximum dose point depth, beam quality, off-axis dose profile center, beam symmetry, penumbra width, output changes of different gantry angles. Results The average surface dose was 40.48%, and the average maximum dose depth was 1.25cm. The center of the 10cm×10cm beam field was offset by 1.47mm to the x₂ side and 0.3mm to the y₂ side. The x-axis symmetry was 101.33%, and the penumbra width on both sides was 6.86mm and 7.14mm, respectively. The y-axis symmetry was 100.85%, and the penumbra width on both sides was 5.92mm and 5.95mm, respectively. The maximum deviation of output dose with different gantry angles reached 1.50%. Conclusions The surface dose of MR-Linac tend to be consistent, and the depth of the maximum dose point became shallower. The off-axis in the x-axis direction was shifted to the x₂ side, which resulting in worse symmetry and penumbra asymmetry. The output dose at different angles has obvious variation and needs correction.