基于蒙特卡罗方法对医用电子直线加速器屏蔽治疗室的研究

论文摘要

在肿瘤治疗方面,放射治疗成为现今医学方面的主流。随着科技的发展,医用电子直线加速器又成为常用的治疗仪器。在放射治疗带来方便的同时,其安全使用必然会成为新的科研问题。为保证医护人员的安全,医用放射治疗室的屏蔽应该达到国家的标准。蒙特卡罗方法是现今应用非常广泛的算法,在仿真模拟方面有着不可替代的地位,并且随着计算机的快速发展,此算法的可行性得到了很大的提高,模拟的计算结果也得到了很大的精确。本课题首先在NCRPREPORTNo.151国际标准下,采用公式的方法对医用电子直线加速器治疗室的屏蔽墙厚度进行设计计算。为更好的对设计数据进行更精准的分析,采用蒙特卡罗方法对已经设计好的治疗屏蔽室做模拟处理。结果表明,蒙特卡罗方法在此方面研究的可行性,同时也表明利用公式法计算治疗室墙体厚度也可以满足国家防护要求。但是公式法对实际的环境考虑欠缺,计算值偏保守,而利用蒙特卡罗方法模拟出的最小值能够很好地提供设计参考。所以在对屏蔽治疗室墙体厚度进行设计时,推荐使用蒙特卡罗方法进行设计图定稿前的评估。在对源的模拟上,本文采用BEAMnrc程序进行设计,该程序在对医用电子直线加速器机头方面的模拟是非常卓越的。分析模拟机头的相关数据后,表明所模拟的医用电子加速器机头是可信的。这为以后的治疗室屏蔽模拟做了很好的提前性工作,也为其他的课目研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 蒙特卡罗思想简介
• 1.2 蒙特卡罗方法的工作过程
• 1.3 蒙特卡罗方法的应用范围
• 1.4 医用电子直线加速器使用安全
• 第二章 蒙特卡罗方法的程序包—— EGS4
• 2.1 EGS4 简介
• 2.2 EGS4 发展历史
• 2.2.1 从EGS3 到EGS4 的发展历程
• 2.2.2 EGS4 的蓬勃发展
• 2.2.3 EGS4 的未来展望
• 第三章 医用电子直线加速器及辐射防护的基础知识
• 3.1 医用电子直线加速器
• 3.1.1 粒子加速器
• 3.1.2 医用电子直线加速器
• 3.1.3 医用电子直线加速器的分类
• 3.1.4 医用电子直线加速器的用途
• 3.2 辐射防护基础知识
• 3.2.1 放射线及衰变
• 3.2.2 电离辐射与物质的相互作用
• 3.2.3 电离辐射的生物效应
• 3.3 医用电子直线加速器屏蔽室的主要屏蔽射线
• 3.3.1 几种射线屏蔽材料的选择原则
• 3.3.2 医用直线加速器的主要辐射防护射线
• 第四章 医用电子直线加速器屏蔽室的设计
• 4.1 屏蔽室结构的几何选取
• 4.1.1 医用电子直线加速器的类型
• 4.1.2 医用电子直线加速器屏蔽室的几何结构选取
• 4.1.3 治疗屏蔽室平面建筑简图
• 4.2 医用电子直线加速器治疗屏蔽室墙厚计算公式
• 4.3 医用电子直线加速器治疗屏蔽室各墙的具体计算过程
• 4.3.1 各墙厚度的具体计算过程
• 4.3.2 医用电子直线加速器治疗屏蔽室各墙厚度计算表
• 第五章 医用电子直线加速器机头的模拟
• 5.1 模拟所用软件及工作流程
• 5.2 加速器机头模拟
• 第六章 医用电子直线加速器治疗室屏蔽的蒙特卡罗模拟
• 结论
• 参考文献
• 致谢