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光子束蒙特卡罗剂量算法及模体后散射线物理特性的研究

杨勇  
【摘要】:目的:建立用于蒙特卡罗模拟研究的简单准确的光子束放射源(Co~(60)和直线加速器)模型;将所建立模型与EGS4程序结合,实现模体内高精度蒙特卡罗光子剂量算法,并研究到达探测平面的模体散射线的物理特性。 材料与方法:通过分析和研究国外已发表的Co~(60)治疗机和直线加速器的模拟结果,建立Co~(60)治疗机双源模型及直线加速器的双源模型和三源模型。应用这些模型,重建各种照射条件下模体表面相空间数据。在此基础上,实现基于EGS4的蒙特卡罗光子剂量算法及研究散射线物理特性的PhanScatter蒙特卡罗应用程序。应用所建立的剂量算法对均匀水模体及肺、骨等层状非均匀模体中不同照射条件下的三维剂量分布进行计算,并将计算结果与测量结果进行比较。应用PhanScatter程序研究在不同散射几何条件下探测平面上原射线及均匀模体产生的各种散射线的能谱、注量分布、平均能量以及散射比等物理特性。 结果:用我们的剂量算法计算得到的均匀水模中不同射野大小的百分深度剂量及离轴比与测量值间的偏差分别小于1%和2%,不均匀组织修正因子与其他研究者用蒙特卡罗方法计算得到的结果及测量结果之间的偏差小于1%~2%。通过PhanScatter程序,获得了探测平面上原射线及各种散射线的能谱、注量分布、平均能量以及散射比等数据以及这些数据随散射几何条件变化的规律。将计算得到的散射比转换为电离室测量信号,与其他研究者在相同条件下用电离室测量的结果比较,二者在测量的误差范围内符合得很好。 结论:所建立的光子束源模型可快速准确地重建相空间数据,在此基础上实现的光子剂量算法的计算结果与测量值间的偏差小于1%~2%。应用所建立的PhanScatter蒙特卡罗应用程序可方便地研究探测平面上散射线的各种物理特性,并获得了准确可靠的数掘。


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