基于GAMOS的蒙特卡罗方法模拟放疗电子线照射的剂量学研究

发布时间：2021-01-31 10:47

　　目的:探讨基于GAMOS的蒙特卡罗（MC）方法模拟电子线放疗的剂量精确性。方法:运用GAMOS MC程序,建立Varian Rapidarc加速器3档能量（6、9和12 MeV）及3种限光筒[（6×6）、（10×10）和（15×15）cm²]的束流模型,模拟束流在水模体中的剂量分布,并与测量得到的百分深度剂量和等平面剂量分布比较,评估GAMOS软件模拟电子线照射的精确性和运算效率。结果:模拟的粒子数越多,模拟与测量结果的误差越小;当模拟粒子的数量达到5×10⁸时,各个能量的电子线射程（Rp）和50%剂量深度(R₅₀)的模拟结果与测量结果一致;除建成区外,百分深度剂量模拟和测量的结果误差在2%以内;等平面剂量分布模拟和测量的结果误差也在2%以内,模拟的照射野大小与测量结果一致。运算效率中,能量越大,限光筒尺寸越大,并行同步模拟所用的时间越多,模拟时间的变化越大。结论:基于GAMOS的MC方法可准确地模拟放疗电子线照射剂量的分布,粒子数的增加可提高模拟的精确性,并行同步计算可提高模拟的效率。 

【文章来源】：中国医学物理学杂志. 2020,37(07)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

模拟的9 MeV电子线粒子数对PDD和Profile的影响

与电离室测量结果相比，本研究MC剂量模拟结果中，PDD和Profile的模拟结果与测量结果相差2%。符合AAPM推荐的误差标准[16-17]。Helo等[18]研究的结果显示，MC剂量模拟结果中，PDD建成区误差达3%,Profile半影区域误差达10%。Helo等[18]研究结果误差稍大于本研究，可能因为其研究中采用粒子数只有100万个，远小于本研究采用的粒子数，导致结果误差较大。因此，基于GAMOS的MC模拟过程中，模拟的粒子数达5 000万时，模拟和测量的结果误差在2%以内，与Andreo等[13]的研究结果一致。图4 3档电子线和3种限光筒分别照射水模体的模拟时间对比图

目前临床使用的各种解析式电子线剂量计算方法的误差较大，达10%以上[11-13]。MC方法能准确模拟粒子输运过程，从而实现精确的剂量计算，是放疗剂量计算的金标准[14-15]。肿瘤放射治疗中，电子线照射广泛应用于体表肿瘤的治疗。本研究利用MC方法模拟电子线照射水模型的物理过程，分析了不同能量和限光筒照射条件下，粒子数对于模拟结果的影响，MC所用的模拟时间和PDD、Phonerofile分布的误差结果。图2 模拟的9 MeV电子线粒子数对PDD和Profile的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GPU的蒙特卡洛放疗剂量模拟[J]. 司森,吴鑫全,包尚联,黄斐增.  中国医学物理学杂志. 2015(01)
[2]应用Geant4计算光子外照射对人体产生的有效剂量[J]. 李明生,欧向明,牛昊巍,程金生.  中国医学装备. 2010(07)



本文编号：3010717