基于蒙特卡羅方法的仿真體模輻射劑量計算研究.pdf

1、放射治療是治療腫瘤的主要方法之一，劑量計算是放療計劃系統(tǒng)的重要組成部分，其準確性對于放射治療的效果影響很大。劑量計算屬于放射性粒子輸運問題，蒙特卡羅方法在模擬粒子輸運過程方面是公認的最精確的計算方法。
　　 本文的主要工作是依據(jù)輻射仿真實體模型--“成都劑量人體模型”，構(gòu)建了符合中國人解剖生理數(shù)據(jù)，可用于輻射防護的人體數(shù)學模型--“NHMAN人體數(shù)學模型”和基于CT掃描數(shù)據(jù)并符合中國人解剖生理數(shù)據(jù)的“Visual NHMAN男性

2、人體體素模型”；并圍繞這三種人體仿真模型，利用搭建的基于Windows和MPI環(huán)境下的蒙特卡羅方法并行集群計算平臺對其進行劑量學方面的相關(guān)計算研究。
　　 在針對“NHMAN人體數(shù)學模型”的劑量計算中，計算了單能光予以各種幾何條件入射“NHMAN人體數(shù)學模型”時，每單位自由空氣比釋動能對應的有效劑量以及不同能量的平行光子束沿各種方向入射體模產(chǎn)生的人體有效劑量。將通用蒙特卡羅程序MCNP、自編蒙特卡羅程序NHMCI.O的模擬計算結(jié)

3、果與ICRP出版物數(shù)據(jù)進行了對比分析，并對男女不同性別模型在不同外照射輻射劑量和不同方向照射情況下有效劑量的差異性進行了研究分析。
　　 在針對“Visual NHMAN男性人體體素模型”的劑量計算中，應用蒙特卡羅程序MCNP對各種放療外照射條件（不同能量的電子束和光子束外照射）進行模擬劑量計算，計算結(jié)果與實測得到的劑量數(shù)據(jù)結(jié)果進行了對比，研究分析光子束外照射條件下照射野對百分深度劑量(PDD)的影響。重點研究了醫(yī)學影像CT值與

4、人體化學組成和質(zhì)量密度的對應關(guān)系，提出醫(yī)學影像CT值推導人體組織屬性參數(shù)的新方法-一兩分法，并根據(jù)Y光子與物質(zhì)相互作用原理構(gòu)造了理論函數(shù)模型，從理論上證明了這一方法的有效性和合理性。
　　 研究表明，本文構(gòu)建的“NHMAN人體數(shù)學模型”和“Visual NHMAN男性人體體素模型”是基本可信的，能很好地符合中國人解剖生理數(shù)據(jù)，完全可用于輻射劑量的計算模擬；構(gòu)建的基于Windows和MPI環(huán)境下的蒙特卡羅方法并行集群計算系統(tǒng)，縮短