本文關(guān)鍵詞：放射治療中髖關(guān)節(jié)假體對劑量分布影響的MCNP模擬

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【摘要】：隨著當(dāng)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，醫(yī)用金屬材料越來越多的應(yīng)用于外科手術(shù)中，當(dāng)體內(nèi)含有金屬植入物的腫瘤患者進行放射治療時，相對于人體組織器官高原子序數(shù)、高密度特性的金屬植入物對射線的散射和吸收作用會對體內(nèi)劑量的分布產(chǎn)生影響。研究表明這種影響是客觀存在的，主要表現(xiàn)為粒子的反散射造成金屬植入物入射面處劑量的增強和由于金屬植入物對射線的吸收造成的靶區(qū)劑量的減少。 本文選取髖關(guān)節(jié)假體作為金屬植入物，以進行前列腺癌放射治療為例，，構(gòu)建含有特定金屬植入物和特定腫瘤信息的虛擬患者人體模型，運用蒙特卡羅方法（MCNP5）模擬計算髖關(guān)節(jié)假體對劑量分布的影響。 在做此工作之前，建立含有金屬塊的簡單水箱模型，分析背散射因子的影響因素及作用規(guī)律，為后文模擬具體的金屬植入物（髖關(guān)節(jié)假體）對劑量的影響提供理論支持。研究發(fā)現(xiàn)，金屬植入物的材質(zhì)、厚度、測量點距金屬表面的距離、入射線束的能量及入射角度等因素對背散射因子（BSDF）的影響較大，金屬植入物在水箱中的深度、寬度以及照射面積等因素對背散射因子（BSDF）的影響較小。 進行人體劑量模擬計算，建立虛擬人體模型是一項非常重要的工作。本文采用的虛擬人體模型類型是混合模型(Hybrid Phantoms)，此模型是由3D人體模型通過Rhinoceros軟件轉(zhuǎn)化成非均勻有理B樣條模型（NURBS模型），最后由BINVOX和READVOX程序進行體素化得到的混合體素模型。它既包含數(shù)學(xué)模型的靈活性，又有體素模型的真實性，是未來研究人體模型的發(fā)展方向，本文利用人體3D模型制成的混合模型分辨率為0.2cm×0.2cm×0.4cm，共8407350個體素。 利用MCNP軟件模擬計算了不同角度(0°、5°、8°、15°)照射下，Co-Cr-Mo合金髖關(guān)節(jié)假體對靶區(qū)劑量和髖關(guān)節(jié)假體入射面處劑量分布的影響�？梢钥闯�，當(dāng)入射線束路徑通過髖關(guān)節(jié)假體時對臨床靶區(qū)（CTV）劑量造成很大程度衰減，達15.35%，并且靶區(qū)劑量不均勻性增大，靶區(qū)中心點差異程度高達20%以上，而調(diào)整照射野路徑避開髖關(guān)節(jié)假體可以對有效的減少其對靶區(qū)劑量的影響，但與此同時，射線成一定角度入射會使髖關(guān)節(jié)假體前部正常組織遭受劑量增多，劑量增強達10%以上。因此，在調(diào)整照射野路徑以避開金屬植入物的同時更要考慮反散射粒子的增多導(dǎo)致正常器官遭受額外劑量增加二次放射性癌的幾率。
【關(guān)鍵詞】：放射治療 MCNP 髖關(guān)節(jié)假體 混合模型 劑量影響
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R730.55
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 選題背景、研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 放射治療學(xué)12-13
• 1.4 人工髖關(guān)節(jié)13-14
• 1.5 研究內(nèi)容與技術(shù)路線14-16
• 第2章 放射治療物理學(xué)和生物學(xué)基礎(chǔ)16-24
• 2.1 放射治療物理學(xué)基礎(chǔ)16-22
• 2.1.1 γ(X)射線與物質(zhì)相互作用16-19
• 2.1.2 劑量學(xué)相關(guān)概念19-22
• 2.2 電離輻射生物學(xué)效應(yīng)22-24
• 第3章 蒙特卡羅方法與 MCNP 程序24-32
• 3.1 蒙特卡羅方法24-28
• 3.1.1 基本原理24
• 3.1.2 蒙特卡羅方法解題步驟24-25
• 3.1.3 蒙特卡羅方法的收斂性和方差25-26
• 3.1.4 蒙特卡羅方法解決粒子輸運問題的結(jié)構(gòu)程序26-28
• 3.2 MCNP 簡介及使用28-32
• 3.2.1 MCNP 簡介28
• 3.2.2 MCNP5 使用說明28-30
• 3.2.3 MCNP 中的減方差技巧30-32
• 第4章 背散射因子影響因素及作用規(guī)律32-39
• 4.1 引起劑量增強粒子分析32-33
• 4.2 模型和方法33-34
• 4.3 結(jié)果及分析34-39
• 第5章 人體混合模型建立39-48
• 5.1 主要人體模型簡介39-42
• 5.2 人體混合模型的建立42-44
• 5.3 含有髖關(guān)節(jié)假體的人體混合模型的建立44-45
• 5.4 人體混合模型的優(yōu)化45-47
• 5.5 本章小結(jié)47-48
• 第6章 物理模型建立及模擬48-66
• 6.1 MCNP 輸入文件48-56
• 6.1.1 物理模型建立48-52
• 6.1.2 材料卡的書寫52
• 6.1.3 源項設(shè)置52-53
• 6.1.4 計數(shù)卡的合理使用53-55
• 6.1.5 結(jié)果數(shù)據(jù)處理55-56
• 6.2 Co-Cr-Mo 合金假肢對劑量分布的影響56-66
• 6.2.1 髖關(guān)節(jié)假體對靶區(qū)劑量的影響56-61
• 6.2.2 髖關(guān)節(jié)假體周圍組織的劑量分布的影響61-66
• 結(jié)論66-68
• 致謝68-70
• 參考文獻70-73
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果73-74
• 附錄74-75

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1 王光耀;吳恒p

本文編號：929844