5 放射性治疗中体内剂量场分布的蒙特卡罗方法计算

恶性肿瘤是一种常见病、多发病，已成为严重威胁人类健康的疾病。全球每年有近500万人死于癌症，它已成为人类死亡的重要原因。放射性方法是肿瘤治疗的一个非常重要的手段。然而，由于射线既能杀死癌细胞，也可杀死正常组织的细胞，对人体造成伤害。因此，在实施放射性肿瘤治疗时，要严格控制处方总剂量和人体组织内的剂量场分布情况，做到既杀死了癌细胞，又能使正常组织的细胞免受过量剂量的伤害，避免放射性治疗并发症的出现。     

^60Co远程治疗机剂量场分布的蒙特卡罗计算

基于^60Co放射源的远程治疗机是常用的放疗设备。对治疗机的靶区做精确的剂量计算有助于确保放疗质量。现今放疗设备剂量分布的计算基本是以半经验解析方法为主，而半经验解析方法的适用范围是有限的，用蒙特卡罗方法可很好地克服以上缺陷，因此有必要对蒙特卡罗方法在放射医学领域中的应用作进一步研究，建立一种更为准确和实用的剂量场分布的计算方法。     

用蒙特卡罗方法计算60Co集装箱检测大厅辐射场剂量分布及其散射体的影响

本文应用蒙特卡罗方法计算了无模拟检测物和有模拟检测物情况下 60 Co集装箱检测大厅内的辐射剂量率分布。首先将无模拟检测物条件下的计算结果与实验测量数据对照 ,验证了所设物理模型的合理性。然后 ,用两种厚度的聚乙烯板和铁板作模拟检测物进行了系统的计算。通过对计算结果的分析 ,讨论了模拟检测物对厅内辐射剂量率的影响。结果表明 ,60 Co集装箱检测系统的辐射安全性良好。     

电子和光子剂量点核和吸收剂量分布的蒙特卡罗计算

用EGSnrc蒙特卡罗程序计算能量为1MeV的电子和32P、90Y和131I放射性核素的刻度剂量点核,计算能量为0.2MeV、4MeV的电子和32P、90Y放射性核素均匀分布在质量为10 2 103g的水球体中的吸收分数,计算活度为1 MBq/cm3的32P、90Y、131I放射性核素以及15 keV、30 keV、100 keV单能光子均匀分布在水(肿瘤)球壳(0.22 r 0.66cm)时的径向剂量率分布,并与国内外其它计算结果相比较。结果可为放射性核素治疗剂量计算提供参考。     

用蒙特卡罗方法计算光子外照射对人体产生的有效剂量

采用雌雄同体的成人人体模型和蒙特卡罗方法(MCNP4C)计算了环境γ射线外照射对人体产生的有效剂量.为了便于比较,计算中选用了ICRP 74号出版物中给出的20种不同的γ光子能量以及从前向后照射和从后向前照射两种辐照几何源.对计算结果进行比较发现,MCNP4C程序计算得到的结果与ICRP 74号出版物中给出的结果非常吻合.     

高剂量率铱-192微型源在水模中的剂量分布计算

根据核通公司提供的高剂量率(HDR)微型铱源(Ir-192)的结构,计算其在水模体中的剂量分布情况,为后装治疗中的物理剂量优化提供数据.方法是采用蒙特卡罗程序(EGSnrc)计算源中垂轴上(径向)的剂量分布和中心轴方向紧靠不锈钢外壳处的剂量分布.计算结果表明源中垂轴上剂量随离轴距离的增加递减,中垂轴外的剂量分布呈各项异性,不锈钢外壳对剂量计算的影响可以忽略.     

125Ⅰ短程治疗源剂量计算参数的蒙特卡罗确定

依据AAPM TG43U1推荐的剂量计算公式,针对6711型(3M)125Ⅰ短程治疗源,用蒙特卡罗方法计算剂量率常数、径向剂量函数和各向异性函数的数值,并与已发表的相关数据进行了比较.其中,剂量率常数为0.986 cGy·h-1·U-1,与TG43U1给出值相差2.31%;径向剂量函数数值与TG43和TG43U1的均符合较好;随着角度和距离的增加,各向异性函数数值与TG43和TG43U1之间的符合程度趋佳.对径向剂量函数和各向异性函数进行拟合,得到实用性较强的经验公式.     

蒙特卡罗法内照射剂量计算中不同物理模型的比较

在核医学内照射剂量计算中，Monte Carlo方法是一种十分重要的方法。但其计算结果的准确性直接取决于所使用的物理模型。分析了光子与物质作用过程的三种模型，比较了它们各自的特点，使用条件和对计算结果的影响，以便于科研工作中正确的选用。     

CT图像的体元大小对EGSnrc蒙特卡罗剂量计算的影响

目前的放射治疗计划系统采用经验或半经验常规剂量算法,计算得到的剂量分布不够精确,而蒙特卡罗剂量算法是一种精确的剂量计算方法,但其计算时间冗长问题最终影响临床的应用.本文基于一例病人头部电子计算机体层成像(Computer Tomography,CT)数据,应用EGSnrc(Electron Gamma Shower NRC,EGSnrc)蒙特卡罗程序,研究不同体元大小对剂量分布计算精度和计算时间等的影响.     

Monte Carlo模拟研究γ射线密度计的辐射剂量场

辐射防护是核技术应用的一个重要方面.本文以γ射线密度计为例,介绍了Monte Carlo方法在辐射防护设计中的应用.我们根据实际系统建立模型,在此基础上模拟了1600型挖泥船γ射线密度测量系统周围环境的泄漏辐射剂量场,为系统的防护设计提供理论指导.研究结果表明,在正常工作状态下,1600型γ射线密度测量系统的安全性达到了国家标准的要求.在管道吸空时辐射泄漏较严重,最严重的地方位于以探测器为中心、半径小于5 cm的小块区域内.在此区域外泄漏的辐射急剧减少,25 cm远处下降到国家标准规定的允许上限值.进一步的研究表明,在探测器后面增加一块半径为25 cm、厚度为7 cm的钢板将提供安全的辐射防护.     

伽玛刀体模剂量分布的Monte Carlo模拟

运用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法模拟了伽玛刀Ｌｅｋｓｅｌｌ ｇａｍｍａ ｕｎｉｔ在体模中的吸收剂量的分布，计算结果与实验结果基本相符。     

Monte Carlo simulation of single beam dose profile

The single beam dose profiles of Leksell Gamma Unit are simulated and the rsults are compared with the experimental results of ELEKTA.The effect of diameter of cylinder souce on the dose profile is also studied and the yielded results show that there are not much difference of the dose profiles between a point source and cylinder source when diameter is less than 1mm.     

Gate/Geant4-based Monte Carlo simulation for calculation of dose distribution of 400 MeV/u carbon ion beam and fragments in water

The applications of carbon ion beam in tumor therapy have attracted more attention in recent years.Monte Carlo simulation is an important approach to obtain accurate radiotherapy parameters. In this work, a400 Me V/u carbon ion beam incident on water phantom was simulated with Gate/Geant4 tools. In methods, the authors set up a carbon ion beam source according to the experiment parameters of Haettner, defined the geometries and materials, set up the physics processes, and designed the means of information collection. In results,the authors obtained the longitudinal dose distribution, the lateral dose distribution, and the relative uncertainty of dose. The dose contributions of all kinds of fragments were calculated detailedly and compared with the Francis results. This work is helpful for people's understanding of the dose distributions produced by carbon ion beam and fragments in water. The simulation method is also significative for radiotherapy treatment planning of carbon ion beam, and it is easy to extend. For obtaining a special result, we may change the particle energy, particle type,target material, target geometry, physics process, detector,etc.     

表面峰强度的Monte Carlo模拟计算

本文介绍用Monte Carlo模拟方法对入射He~+离子能量在0.1—2.OMeV范围内,硅、铝单晶在几种不同表面结构条件下的表面峰强度进行了计算。讨论了离子入射能量、入射角度、晶格原子热振动幅度、相关系数、表面增强因子、原子位移和吸附原子等因素对计算结果的影响。     

核聚变装置HT-7U环境辐射剂量蒙特卡罗模拟计算与分析

在聚变评价数据库FENDL／2的基础上，采用三维蒙特卡罗输运程序MCNP／4C，对核聚变装置HT07U运行时的环境辐射剂量率进行了模拟计算及相关分析，着重研究了HT-7U硼水屏蔽层不同设计方案对环境剂量率的影响。计算结果表明，硼水层有效地减小了装置运行时周围环境的辐射剂量率，而浓缩硼水方案相对天然硼水方案，屏蔽效果提高不明显。同时本文也对聚变装置环境辐射剂量计算中的天空反(散)射效应进行了初步的研究，计算结果显示，当屏蔽大厅顶厚减至0．5m以下时，装置运行时大厅外辐射剂量分布呈现明显的阴影效应。     

A power spectrum approach to tally convergence in Monte Carlo criticality calculation

In Monte Carlo criticality calculation, confidence interval estimation is based on the central limit theorem (CLT) for a series of tallies from generations in equilibrium. A fundamental assertion resulting from CLT is the convergence in distribution (CID) of the interpolated standardized time series (ISTS) of tallies. In this work, the spectral analysis of ISTS has been conducted in order to assess the convergence of tallies in terms of CID. Numerical results obtained indicate that the power spectrum of ISTS is equal to the theoretically predicted power spectrum of Brownian motion for tallies of effective neutron multiplication factor; on the other hand, the power spectrum of ISTS of a strongly correlated series of tallies from local powers fluctuates wildly while maintaining the spectral form of fractional Brownian motion. The latter result is the evidence of a case where a series of tallies are away from CID, while the spectral form supports normality assumption on the sample mean. It is also demonstrated that one can make the unbiased estimation of the standard deviation of sample mean well before CID occurs.     

Acceleration of source convergence in Monte Carlo k-eigenvalue problems via anchoring with a p-CMFD deterministic method

The Monte Carlo method is widely used in neutron transport calculations, especially in complex geometry and continuous-energy problems. However, an extended application of the Monte Carlo method to large realistic eigenvalue problems remains a challenge due to its slow convergence and large fluctuations in the fission source distribution. In this paper, a deterministic partial current-based Coarse-Mesh Finite Difference (p-CMFD) method is proposed that achieves fast convergence in fission source distribution in Monte Carlo k-eigenvalue problems. In this method, the high-order Monte Carlo method provides homogenized and condensed cross section parameters while the low-order deterministic p-CMFD method provides anchoring of the fission source distribution. The proposed method is implemented in the MCNP5 code (version 1.30) and tested on realistic one- and two-dimensional heterogeneous continuous-energy large core problems, with encouraging results.     

肿瘤介入治疗源剂量分布的 Monte Carlo模拟与分析

应用Monte Carlo方法计算了介入治疗源的剂量场分布,模拟了粒子在生物组织中的输运过程,研究了^125Ⅰ辐射源的几何特性以及介质的均匀性,分析了这些因素对剂量分布的影响。