本文關(guān)鍵詞：GZP3近距離放療劑量學(xué)參數(shù)模擬與DVH計(jì)算，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：GZP3 HDR (High Dose Rate) 60Co近距離放射治療后裝機(jī)是一個(gè)二維放射治療設(shè)備,它所采用的高劑量率近距離放射治療方式是宮頸癌放射治療中普遍采用的方法。根據(jù)美國(guó)醫(yī)學(xué)物理師協(xié)會(huì)(American Association of Physicists in Medicine, AAPM)43號(hào)小組修正報(bào)告(TG-43U1)中對(duì)使用近距離放射治療源的規(guī)定,任何近距離放射治療輻射源在投入臨床應(yīng)用前應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)并測(cè)定其劑量學(xué)參數(shù)。高劑量率近距離放射治療是將密封的放射源由組織間插植或植入病人人體空腔內(nèi),在一較短距離內(nèi)給腫瘤高劑量照射。在目前商業(yè)近距離治療計(jì)劃系統(tǒng)中,放射源周圍劑量分布的計(jì)算均假設(shè)治療環(huán)境為均勻水介質(zhì)中。美國(guó)醫(yī)學(xué)物理師學(xué)會(huì)第43號(hào)小組于2004年修正了近距離放射治療中線型放射源周圍劑量分布的計(jì)算模式,并推薦了該計(jì)算模式下放射源各劑量學(xué)參數(shù)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者蒙特卡羅方法在均勻水介質(zhì)中獲得。然而,針對(duì)食管癌病人食管周圍的危及器官,主要包括脊髓、胸骨、氣管和肺。他們的質(zhì)量密度、電子密度和元素組成等特征與水介質(zhì)的這些特征存在明顯的差異性,但是商業(yè)近距離治療計(jì)劃系統(tǒng)在劑量計(jì)算時(shí)并未對(duì)該差異性進(jìn)行考慮。然而正是由于這些差異性的存在以及不同病人食管周圍危及器官幾何解剖位置的變化,對(duì)劑量計(jì)算的準(zhǔn)確性產(chǎn)生嚴(yán)重影響,最終影響到劑量體積直方圖(Dose Volume Histogram, DVH)的準(zhǔn)確性,使臨床醫(yī)生對(duì)放射治療計(jì)劃合格性的評(píng)估產(chǎn)生偏差。本研究主要圍繞6oCo近距離放射源在均勻水介質(zhì)模型中的劑量學(xué)參數(shù)獲取和在均勻與非均勻模型中放射源周圍劑量分布的差異性做兩方面的探討：(一)：根據(jù)AAPM TG-43U1的報(bào)告中所推薦的均勻水介質(zhì)模型中近距離放射治療線型放射源周圍劑量分布的計(jì)算模式,利用蒙特卡羅方法模擬GZP3 HDR近距離放射治療源60Co在均勻水介質(zhì)模型中的劑量學(xué)參數(shù)：劑量率常數(shù)、幾何函數(shù)、徑向劑量函數(shù)和各向異性函數(shù)。(二)：根據(jù)一位食管癌病人掃描的CT圖像,確定食管及其周圍器官的幾何解剖位置和結(jié)構(gòu),建立一個(gè)三維的模型。在等效病人非均勻模型與均勻水介質(zhì)模型中,比較食管計(jì)劃靶區(qū)(Planning Treatment Volume, PTV)及周圍危及器官(Organs at Risk, OARs)脊髓、胸骨和肺的劑量體積直方圖的差異。為了驗(yàn)證本文所用軟件和研究方法的正確性與可行性,本文先利用蒙特卡羅軟件MCNP5對(duì)192Ir近距離放射源在均勻水介質(zhì)模型中的劑量學(xué)參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算并與Daskalov GM的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。通過(guò)模擬及計(jì)算研究發(fā)現(xiàn),GZP3HDR 60Co近距離放射治療裝置中第3號(hào)通道的放射源在等效病人非均勻模型下食管計(jì)劃靶區(qū)的劑量體積直方圖與均勻水介質(zhì)模型下完全重合,并未受到食管周圍非均勻組織對(duì)光子散射的影響；而非均勻模型中氣管內(nèi)充滿了空氣,且胸骨的組成為密質(zhì)骨。因?yàn)榭諝�、密質(zhì)骨和水對(duì)光子能量的衰減和光子散射效應(yīng)等是不同的,所以計(jì)算結(jié)果表明相比于實(shí)際情況,100%體積的胸骨所受到的劑量在均勻水介質(zhì)模型中被低估了1.10%,在高劑量區(qū)被低估的趨勢(shì)增加,超過(guò)50%體積的胸骨所受劑量被低估了8%以上；100%體積的脊髓所受到的劑量在均勻水介質(zhì)模型中被高估了16.08%。在臨床放射治療中危及器官受到的照射量限制了計(jì)劃靶區(qū)的最大處方劑量,在食管癌病人的放射治療中脊髓是臨床上需要重點(diǎn)保護(hù)的器官,它所受的劑量嚴(yán)重影響到計(jì)劃靶區(qū)的處方劑量。從上面的分析可以看出,現(xiàn)在臨床上60Co高劑量率近距離照射商業(yè)治療計(jì)劃系統(tǒng)均采用均勻水介質(zhì)模型中獲得的劑量學(xué)參數(shù)來(lái)計(jì)算劑量分布,而在作為食管癌計(jì)劃靶區(qū)補(bǔ)量照射時(shí),脊髓的受照射劑量是被低估的,所以可以考慮增加計(jì)劃靶區(qū)的照射量使得腫瘤組織獲得更高的照射劑量。本方法獲得的60Co劑量學(xué)參數(shù)可作為原始數(shù)據(jù)輸入GZP3治療計(jì)劃系統(tǒng)(Treatment Planning System,TPS)中,在臨床上具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：近距離放療 高劑量率 ~(60)Co 劑量學(xué)參數(shù) 劑量體積直方圖
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R730.55
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 引言11-15
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與方法14-15
• 第2章 近距離放射治療15-31
• 2.1 近距離放射治療特點(diǎn)15-17
• 2.2 近距離放射治療物理學(xué)基礎(chǔ)17-20
• 2.2.1 輻射分類17
• 2.2.2 光子與物質(zhì)相互作用17-20
• 2.2.3 電子與物質(zhì)相互作用20
• 2.3 放射源周圍劑量的分布20-29
• 2.3.1 光子放射源的物理特性20-21
• 2.3.2 γ射線源的物理量21-23
• 2.3.3 放射源周圍劑量分布計(jì)算的傳統(tǒng)方法23-26
• 2.3.4 放射源周圍劑量分布計(jì)算的推薦方法26-29
• 2.4 遠(yuǎn)距離后裝治療系統(tǒng)29-31
• 第3章 GZP3~(60)Co近距離放射源劑量學(xué)參數(shù)的模擬31-55
• 3.1 MCNP簡(jiǎn)介31-32
• 3.2 MCNP5模擬粒子輸運(yùn)過(guò)程32-33
• 3.3 軟件和方法的可行性驗(yàn)證33-43
• 3.4 ~(60)Co放射源均勻水介質(zhì)中劑量學(xué)參數(shù)的模擬43-55
• 3.4.1 GZP3 HDR近距離放射源~(60)Co43-45
• 3.4.2 蒙特卡羅模擬與計(jì)算45-55
• 第4章 食管解剖結(jié)構(gòu)中的DVH計(jì)算55-61
• 4.1 ~(60)Co放射源在食管解剖結(jié)構(gòu)中的情形55
• 4.2 建模的幾何結(jié)構(gòu)55-57
• 4.3 蒙特卡羅模擬57-58
• 4.4 劑量體積直方圖結(jié)果討論58-61
• 結(jié)論61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果67

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本文編號(hào)：339048