蒙特卡罗方法在60Co治疗机辐射防护中的应用研究

论文摘要

放射治疗是肿瘤治疗的重要手段之一,基于60Co放射源的治疗机是常用的放疗设备。随着放射治疗的广泛应用,要求对放射性元素及其防护问题有全面、清晰的了解,以设计合理的屏蔽防护。在放射治疗中,为了保证放射治疗的质量和辐射防护效果,需要对辐射防护屏蔽厚度和放射治疗剂量分布进行精确地计算。本课题运用蒙特卡罗方法,借助于MCNP4C软件对Co60治疗机在辐射防护中的应用进行了研究。本课题首先从传统的辐射防护计算方法着手,分别利用衰减法、经验公式法对治疗机房辐射防护墙、防护门进行理论计算,并对其有效性进行评价。然后利用MCNP4C软件60Co治疗机和机房屏蔽结构的模拟,对机房设计的墙体、防护门的屏蔽进行计算。通过对三种屏蔽计算方法的计算结果与实际测量值相比,表明对于屏蔽墙体的计算使用传统的衰减法、经验公式法和蒙特卡罗方法均可满足辐射屏蔽设计要求;在防护门的计算中,推荐使用蒙特卡罗方法。本课题试图建立一种基于MCNP4C的、相对简单但具有较高计算精度的蒙特卡罗剂量计算方法。在研究中借助MCNP4C程序计算了不同射野下60Co治疗机在水膜体中的不同深度的百分深度剂量和离轴比,将得到的计算结果与使用NE2670剂量仪测量的值比较,二者符合的很好。结果表明,使用蒙特卡罗方法计算60Co射线在水膜体中的剂量是准确的。本课题同时利用蒙特卡罗方法对病人胸部模体的内部剂量进行了计算,并与放射治疗计划(有效路径长度方法)的计算结果和实测值进行了对比,表明蒙特卡罗方法剂量计算的误差小于放射治疗计划剂量计算的误差。在实际放射治疗中,可用蒙特卡罗方法的计算结果对放射治疗计划的计算结果进行修正,以便保证放射治疗的质量。本课题通过对60Co治疗机辐射屏蔽防护计算研究,能为辐射防护工作的开展提供支持。应用蒙特卡罗技术对60Co治疗机的详细模拟能大大提高对临床照射野物理性质的认识,以及提供剂量学的支持,模拟得到的结果给放射治疗方案的制定提供了一定的理论依据。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 问题综述
• 1.1.1 国际上远距离放射治疗的发展历史
• 1.2 放射防护的目的和基本原则
• 1.3 国内外现状分析
• 1.3.1 近十年国际上放射粒子远距离治疗肿瘤研究的焦点
• 1.3.2 现有的研究成果
• 1.4 本论文的研究目的
• 第2章 放射性物理学和蒙特卡罗方法
• 2.1 放射性核素辐射源——γ射线源
• 2.2 γ射线与物质的相互作用
• 2.3 辐射剂量学常用的量
• 2.4 与辐射防护有关的名词
• 2.5 蒙特卡罗方法
• 2.5.1 蒙特卡罗方法模拟粒子输运
• 2.5.2 MCNP 简介
• 2.5.3 MCNP 输入文件
• 第3章 辐射防护屏蔽厚度的计算方法研究
• 3.1 外防护的屏蔽计算
• 3.1.1 衰减法
• 3.1.2 衰减法防护屏蔽措施效能的核实结果
• 3.1.3 林氏法（经验公式法）
• 3.1.4 林氏法防护屏蔽措施效能的核实结果
• 3.2 利用MCNP4C 软件进行模拟
• 3.2.1 源的模拟
• 3.2.2 屏蔽防护计算
• 3.3 辐射防护屏蔽计算讨论
• 3.4 防护门的计算公式
• 3.4.1 衰减法和经验公式法的计算
• 3.4.2 衰减法和经验公式法的防护门厚度的核实结果
• 3.4.3 衰减法和经验公式法计算结果讨论
• 3.4.4 蒙特卡罗模拟计算铅门厚度
• 3.4.5 结果分析
• 3.5 屏蔽结果验证
• 3.6 小结
• 第4章 放射治疗计划的研究
• 4.1 放射医学中的剂量表述形式
• 4.2 剂量的计算
• 4.2.1 百分深度剂量
• 4.2.2 离轴剂量分布
• 4.3 蒙特卡罗模拟肺部模体剂量计算
• 4.3.1 肺部模体构建
• 4.3.2 肺部剂量模拟
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的论文