varianri中介组织加速器无均整器条件下6vmx射线的蒙特卡罗模拟

varianri中介组织加速器无均整器条件下6vmx射线的蒙特卡罗模拟

注量分布的不均匀在传统的直线医疗模拟器中，整形器是一个非常重要的组成部分。最初电子打靶产生的X线剂量分布是不均匀,经过均整器的滤过修正才能产生满足常规放疗和三维适形放疗所需均匀剂量分布。三维适形调强放射治疗中,实际用于治疗的注量分布是不均匀的,这种不均匀的注量分布通过多叶准直器(MLC)运动即可获得[1，2]。实际上,在此过程中,MLC把加速器输出的注量分布从均匀调制为不均匀。当然,MLC也可以把加速器输出的注量从固有的不均匀分布调制为调强所需的不均匀分布。为了得到不均匀的剂量分布,可以将均整器去除,但这将可能导致加速器的输出特性产生很大的变化。为观察此种变化,笔者对VarianTrilogy加速器有均整器(FlatteningFilter,FF)和无均整器(FlatteningFilterFree,FFF)条件下的加速器机头进行蒙特卡罗模拟,探讨均整器对6MVX线能谱的影响。1材料和方法1.1直线加速器研究进展用于本研究的加速器机型为VarianTrilogy直线加速器,研究用到的射线为6MVX射线,源皮距为100cm,照射野为边长为4cm、6cm、8cm、10cm、20cm和40cm的方形野。1.2be-amnrc、beamdp的开发用于蒙特卡罗模拟的是加拿大国家研究院(Na-tionalResearchCouncilofCanada,NRCC)开发的BE-AMnrc、BEAMDP代码。(1)初始电子能谱参数的确定为了提升模拟加速器的准确性,需要对模拟的电子进行能谱及强度分布的调整,按照相关模拟方法,初始电子特性参数的改变主要通过对其平均能量、能量展宽百分比及强度分布半高宽等的调整而实现最终目的,如此可计算得出最合理的一条初始电子能谱,使得模拟计算所得的剂量特性与实际测量情况相近,差异一般在1%之内。(2)模拟参数设定在本研究的模拟计算中用到了直接韧致辐射分裂和电子射程截断两种减小方差技术,根据相关文献对主要模拟参数进行合理设置。涉及到的模拟参数主要有:全局电子截止能量(ECUT)、全局光子截止能量(PCUT)、韧致辐射分裂数、全局电子射程截断阈值,分别设置为0.7MeV、0.01MeV、1000MeV、1MeV,分裂野半径设置为照射野边长。另外,应用电子分裂技术和电子射程截断技术来有效的消除大权重的电子对剂量的干扰。(3)初始电子文件的建立模拟的标准加速器机头包括靶、一级准直器、真空窗、均整器、监测电离室、灯光野反光镜、二级准直器、相空间平面。初始电子从靶开始经过各组件后到达相空间平面,得到相空间文件,相空间平面设在距靶100cm处。初始模拟粒子数设置:边长为4cm、6cm、8cm、10cm、20cm的射野设为108个,40cm的射野设为3×107个。(4)均整器部分消失在文件中除了在BEAMnrc模拟时将模型文件(.module)及输入文件(.egsinp)中的均整器部分去掉,其他组件的参数设置保持不变。1.3光谱分析分析采用BEAMDP程序,相空间文件作为输入,分析得到光子能谱数据。用Origin8绘图工具绘制光子能谱图。2光子注量显著系数图1和图2分别为归一前后的X线能谱,图1显示FFF条件下光子注量增大,在光子能量峰值附近最明显,射野为4cm×4cm时去掉均整器后光子注量增加的最多为6.284倍,随着射野增大增加倍数减小,射野为40cm×40cm时最小为2.398倍,具体数值见表1。图2显示FFF条件下光子谱峰值能量降低,光子谱整体左移,平均能量明显减小,相空间平面的平均光子能量详见表2。3均整器对能谱的影响目前在放射治疗中加速器的使用最为广泛,在传统的加速器中均整器必不可少,它的作用是对打靶产生的X线束进行密度、能量和角分布修正,这样就可以形成均匀的剂量分布。对普通放射治疗和三维适形放射治疗来说,均匀的剂量分布是非常重要的,但调强放射治疗并非如此。调强放射治疗与三维适形放射治疗相比能产生的剂量分布更为复杂、更为精确,计算产生的通量一般也是非均匀的,原则上多叶准直器(MLC)通过运动就可以产生满足治疗所需要的通量,目前很多厂家也开始生产不含均整器的加速器机型并在临床中开始应用,本研究就是为了通过模拟更深入的了解均整器对能谱的影响。加速器治疗机头中均整器是主要的散射源和吸收体,通过本研究可以看出均整器对射线的改变表现在两个方面,一是质(射线质)的改变,二是量(注量)的改变,这与之前的研究结果[7~13]基本一致。首先,射线质的改变,表现在无均整器条件下平均能量降低射线变软,这是因为标准加速器均整器会过滤掉大量低能光子的原因,对与射线质改变引起的剂量变化,我们将会做进一步研究。其次,在无均整器条件下光子注量显著增加,这意味着剂量率增大,治疗时间缩短。而剂量率及治疗