验证实验利用蒙特卡罗虚拟电子源的位置gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

背景:治疗与电子束获得适当的剂量分布在肿瘤区域,虚拟电子源位置和之间的距离应正确识别病人的身体。本研究试图找到有效的SSD(源面距离)通过使用蒙特卡洛n体(MCNP v1。51)代码来代替测量在诊所。材料与方法:MC(蒙特卡罗)模拟Oncor直线加速器(德国西门子有限公司)是基于制造商数据9兆电子伏电子束能量。为了获得有效的SSD的值使用逆斜率(是)技术,剂量计算点距离(最大剂量的深度在中心轴),里面的水幽灵模式,先用幻影模拟标准的SSD(5厘米气隙),然后越来越气隙的3、6、9和12厘米远端之间的涂布和幽灵的表面。结果:测量和ssd MC-calculated有效使用方法,相比之下,那些报告的其他作品。有效ssd是95.68厘米和96.66厘米* F8和* F4的MC记录,分别。此外,有效的ssd是95.59厘米从电离室测量。结论:考虑三种方法计算的结果,并将结果与实验方法进行比较,结果表明,蒙特卡罗模拟是一个有用的方法测定电子虚拟源的位置。gydF4y2Ba

关键字gydF4y2Ba

电子束;SSD有效;虚拟源位置;MCNP5。gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

电子束gydF4y2Ba有一个重要的角色在表面和肤浅的癌症的治疗在现代gydF4y2Ba放射治疗gydF4y2Ba(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。因为电子的相互作用与加速器头材料包括散射衬托,监测室,光子的下颚,涂抹器,他们可能被认为是来自虚拟源没有在现实的位置加速器退出窗口。国际辐射单位和测量委员会(ICRU) 35号报告gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),定义了一种有效的扩展电子源的源一定距离放置在真空时SSD幻影表面(Z = 0)会产生完全相同的电子影响Z = 0作为实际的梁。这个源位置的距离病人的皮肤表面称为有效SSD。获得一个精确的剂量计算的电子束,校正测量有效必须应用SSD。此外,有效的SSD可用于计算中心轴的输出在扩展SSD修正百分深度剂量(PDD) [gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),离轴量(外形尺寸)值、输出因素,和x射线污染(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。因此,至关重要的是,这些修正前应检查是否每个处理单元在扩展使用电子束SSD转诊治疗。SSDgydF4y2Ba_effgydF4y2Ba依赖于所使用的电子能量和磁场大小。gydF4y2Ba

有三个独立的实验技术来确定有效的电子源的位置。这些是电线网格图像的投影胶片,变化大小与名义source-to-film距离,距离和剂量率的变化(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]。最后一个方法,即提出的“逆坡”汗(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)选择在目前的工作,因为它模拟的情况下,我们需要知道从电子束的输出剂量率西门子Oncor直线加速器机(德国西门子有限公司)在不同的扩展SSD。汗等。gydF4y2Ba10gydF4y2Ba)推荐逆斜率()方法,尽可能模拟临床情况。在这方面,通过:gydF4y2Ba

(1)gydF4y2Ba

g是远端之间的气隙的涂布和水面的幻影,gydF4y2BafgydF4y2Ba有效的SSD价值,gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba在d剂量gydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}没有气隙,和我gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba描述了剂量与气隙值。通过绘制(gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba/我gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)gydF4y2Ba_{(1/2)gydF4y2Ba}差距的函数g,一条直线。这条线的斜率的倒数(gydF4y2Baf + dgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba)。因此,有效的SSD是由:gydF4y2Ba

(1 / f =gydF4y2Ba坡gydF4y2Ba)- - -gydF4y2BadgydF4y2Ba_米gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba

在此,我们试图估计有效电子源位置使用测量和蒙特卡罗模拟从西门子Oncor尔伯兹医院直线加速器(卡拉杰,伊朗)。gydF4y2Ba

材料和方法gydF4y2Ba

测量gydF4y2Ba

在当前的工作,验证模拟梁的剂量测定的属性,PDD以及临床轴数据和外形尺寸测量值都在50×50×50厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2BaPTW扫描水幻影坦克(根据建议MP3-m PTW)技术报告系列的398号协议,据国际原子能机构(IAEA) (gydF4y2Ba11gydF4y2Ba]。测量进行了沿中心轴通过使用0.02 cc名义敏感体积先进马库斯gydF4y2Ba^®gydF4y2Ba电子室(TM 34045;PTW,弗莱堡,德国)和获得数据处理使用MEPHYSTO(医学物理学工具)mc2软件v7.20尔伯兹医院(PTW-beam分析仪)(卡拉杰,伊朗)。先进的马库斯室是一个发泄平行板的近似运动速度50毫米/秒,0.87毫米厚PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)保护帽水中测量。室的位置在幻影是自动控制使用一个稍后通知控制单元(PTW)。PDD步骤大小是2毫米,5毫米,10毫米深度浅比3厘米,分别4厘米,8厘米。这个概要文件步骤大小被设置为2毫米在半影,5毫米无处不在。gydF4y2Ba

为了获得有效的SSD,的值点100年辐射剂量测量监控单元(μ)附近的深度最大剂量,dgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}(即2.4厘米)的内部水幽灵,幽灵的第一标准的SSD(无气隙),然后越来越气隙的3、6、9和12厘米远端之间的涂布和幽灵的表面。虽然有效的SSD是通过做测量的dgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba},它的值不会改变相当深度的测量(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]。这个过程进行了电子束9兆电子伏能量使用涂布10×10厘米的大小gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。剂量测量值的不确定性得到不到2%。gydF4y2Ba

蒙特卡罗模拟gydF4y2Ba

在这部作品中,MCNP5 v1.51蒙特卡罗代码(gydF4y2Ba12gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba18gydF4y2Ba)是用来模拟gydF4y2Ba辐射gydF4y2Ba运输通过西门子ONCOR直线加速器电子束(西门子有限公司德国)治疗头和水幻影基于提供的尺寸和材料制造商。油门退出窗口,初级准直仪、压扁过滤器,监视室,Y-jaws, X-jaws模拟几何部分的代码。电子源是模拟0.1毫米半径磁盘形式,产生9兆电子伏电子束,高斯能量分布与半宽度(1.007兆电子伏的应用集中在10.06伏,9兆电子伏的电子束。的模拟几何西门子Oncor直线加速器治疗头如图1所示。gydF4y2Ba

剂量计算gydF4y2Ba

百分深度剂量沿中心轴和轴偏移量的值在一个水幻影50×50×50厘米的尺寸gydF4y2Ba^3gydF4y2BaSSD 100厘米。因为没有网统计用于脉冲高度统计* F8完全物理运输(p, e-mode) MCNP5代码,一个三维(3 d)细胞应用于模拟的统计分布。实现深度剂量计算在不同深度的水幻影,一个狭窄的矩形区域定义了5毫米横向宽度和高度160毫米沿着光束中心轴。狭窄的矩形然后分成小得分体素之间的大小不同的5.0×5.0×1.0和5.0×5.0×7.0,根据所需的空间分辨率。通常,一个较小的体素的大小选择深度剂量增强地区和梁半影区(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。应用同样的步骤之后计算横向剂量值,除了得分的主要轴窄矩形被认为是垂直于光束的中心轴。情节PDD和外形尺寸曲线,所有吸收剂量值归一化的最大剂量gydF4y2BadgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}。PDD的模拟和外形尺寸的计算,截止能量价值被定义为光子和电子的兆电子伏,0.01和0.05。1×10的总数gydF4y2Ba^9gydF4y2Ba最初的历史gydF4y2Ba电子gydF4y2Ba在MCNP5跟踪输入来源。最大结合蒙特卡洛统计PDD的不确定性和外形尺寸计算等于5%和6%,分别。gydF4y2Ba

为了获得有效的SSD,的值点剂量计算gydF4y2BadgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}在50×50×50厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba水幻影车型,幻影首先模拟标准的SSD(5厘米气隙),然后越来越气隙的3、6、9和12厘米远端之间的涂布和幽灵的表面。圆柱区域半径2.5毫米和1毫米高度集中gydF4y2BadgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}代表探测器用于测量、体积相同的名义敏感先进的马库斯®电子室。对于这些体素,* F8脉冲高度统计和F4意味着影响细胞体积的粒子蒙特卡罗中定义的几何描述,这最后一个分数gydF4y2Ba能源gydF4y2Ba影响,可以转换为吸收剂量的乘法这个值的能量吸收系数水,液体从NIST数据库中提取(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]。剂量值的统计计算的不确定性得到不到2.04%和1.8% * F8和* F4记录,分别。来验证我们的仿真数据,我们相比蒙特卡罗结果与相应的测量值。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

深度剂量分布和剂量gydF4y2Ba

来验证我们的gydF4y2Ba模拟gydF4y2Ba结果,MC-calculated PDD和外形尺寸值在水幻影首先获得9-MeV电子束使用开放10×10厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba器从西门子ONCOR直线加速器与实验数据相比,然后以尔伯兹医院,卡拉杰,伊朗。图2和图3说明实验的比较与MC-based理论相对深度剂量曲线从9-MeV电子束为字段大小为10×10厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba在水里。从图2可以看到,MC-calculated PDD高估了剂量累积地区与当地4.5%的差异。建设地区较大的偏差是由于高梯度的剂量分布,使电离室测量不可靠以及室内的防水外壳,影响PDD表面的幽灵(gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。的有限大小室,扰乱吸收剂量,可能是另一个原因(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]。除了gydF4y2BadgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}从R,差异小于1%gydF4y2Ba_{One hundred.gydF4y2Ba}(剂量最大深度)Rp(电子束的实用范围)和轫致辐射的尾巴地区高达1.7%。测量RgydF4y2Ba_50gydF4y2Ba和RgydF4y2Ba_PgydF4y2Ba分别为4.0和5.1厘米,MC-calculation分别为3.9和5.25厘米,分别。R的差异gydF4y2Ba_50gydF4y2Ba和这些曲线之间的Rp小于0.2和0.15厘米,分别。相对统计错误MC结果小于2%的深度小于RgydF4y2Ba_50gydF4y2Ba对于更大的深度最多,达到5%。gydF4y2Ba

离轴剂量深度的测定值gydF4y2BadgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}在水幻影。9-MeV电子束的测量和计算配置文件在图4所示。相对统计错误的MC结果小于2%剂量地区和达到最大辐射场以外的6%。如图5描述,测量和MC计算之间的协议是在高原地区的1.7%,但它增加到4.6%,该地区位于外的辐射场,可以确保偏差限制(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba,gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]。这些差异发生,因为电子元件的影响和引导块屏蔽目标,监视室,治疗头内的下巴是微不足道的,而不是包含在设计图纸中。电子的设计图纸涂抹器不描述一个详细准确的宽度或厚度的刮刀,尽管每个刮板的厚度。使用数字卡尺测量厚度的误差影响涂布(外的结果计算gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]。卡尺的精度测量约1毫米。图5展示的差异小于0.6毫米80 - 20%半影宽度测量和MC计算结果之间的关系。gydF4y2Ba表1和2gydF4y2Ba总结之间的差异测量和计算剂量PDD和概要文件。gydF4y2Ba

表1。gydF4y2Ba测量和计算百分深度剂量的差异。gydF4y2Ba

表2。gydF4y2Ba为测量和离轴量计算值的差异。gydF4y2Ba

有效的固态硬盘gydF4y2Ba

找到有效的源位置,测量和计算进行了在不同的SSD值从100到112厘米的辐射场10×10厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba在9-MeV电子束能量。逆斜率(是)技术被用来找到有效的SSD推荐的汗等。gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。临床需求、技术建议,因为它是更多的临床相关以及给准确的平方反比修正(gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。例如,使用技术是图6所示。可以看出,图是由扩展指示ssd z轴,和平方根的价值gydF4y2Ba我gydF4y2Ba_0gydF4y2Ba/我gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba在gydF4y2BadgydF4y2Ba_{马克斯gydF4y2Ba}在y轴上使用所示的结果gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba。由此产生的直线的斜率是获得并有效ssd测定使用方程2 (gydF4y2Ba27gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]。测量和ssd MC-calculated有效使用方法所示gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba。从MC结果,有效的ssd是95.68厘米和96.66厘米* F8和* F4的计算,分别。MC结果之间有小的偏差。此外,有效的ssd是95.59厘米从电离室测量。gydF4y2Ba

表3。gydF4y2Ba比较计算和测量扩展source-to-surface距离(SSD)因素。gydF4y2Ba

表3gydF4y2Ba比较测量并计算扩展SSD因素10×10厘米的辐射场gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba在9-MeV电子束能量包括在这项研究中。的最大差异0.05%和1.06%之间的观察测量和MC - * F8和MC - * F4计算,分别。吸收剂量的使用* F4所产生的体积流量统计方法,而* F8统计使用photon-electron模式(p, e-mode)都一致。gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

测量的结果,得到了逆斜率法,与报告文学的10×10厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba器和所选9兆电子伏能量gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba。在早期研究有效的SSD,有效的SSD提到位置计算83.2厘米的汗et al。gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba在东芝(LMR 13)机器。在最近的研究中Rajasekar et al。gydF4y2Ba32gydF4y2Ba在三菱机和金姆et al。gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba在瓦里安,SSD计算gydF4y2Ba_effgydF4y2Ba分别为87.2和80.6厘米。作为gydF4y2Ba表4gydF4y2Ba描述,这一研究获得的虚拟SSD的比较与那些通过其他作者以及显示SSDgydF4y2Ba_effgydF4y2Ba是海里的依赖,应该为每个测量加速器gydF4y2Ba33gydF4y2Ba]。应该指出,这些差异可能是由于不同在前面所述的准直系统的优点。因为准直系统各种光束散射组件,因此,SSDgydF4y2Ba_effgydF4y2Ba随准直系统以复杂的方式(gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

表4。gydF4y2Ba比较本研究的测量和计算有效ssd与其他工人10×10厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba涂布在9-MeV能量。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

在目前的研究中,我们模拟了9兆电子伏电子束产生的西门子Oncore直线加速器治疗头MCNP5传输代码。考虑好协议之间的结果MC-calculated PDD,外形尺寸值与相应的测量值和模型模拟验证。仿真结果表明,有效SSD的测量和计算值之间的差异在1%以内。考虑三种方法计算的结果,并比较结果与实验方法,结果表明,蒙特卡罗模拟是一个有用的方法测定电子虚拟源位置,可以安全地用于即将到来的剂量计算常见SSD距离遇到在诊所。gydF4y2Ba

AcknowlegementgydF4y2Ba

作者要感谢“尔伯兹医院,卡拉杰,伊朗”的支持。gydF4y2Ba

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