Luận án tiến sĩ vật lý nghiên cứu tương tác tán xạ raman cưỡng bức trong môi trường phi tuyến chứa trong sợi tinh thể quang tử lõi rỗng

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tơi với hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Đông Sơn GS.TS Pedro Arce Dubois (trung tâm CIEMAT, Tây Ban Nha) Trong trình thực luận án, nhận hỗ trợ kỹ thuật lập trình chuyên gia lập trình hỗ trợ liên quan đến việc phân đoạn quan chuyên gia giải phẫu Các kết nghiên cứu trình bày luận án tổng hợp, phát triển từ kết công bố tạp chí khoa học khơng chép từ tài liệu khác Tác giả i LỜI CẢM ƠN Để thực luận án, may mắn nhận giúp đỡ, chia sẻ nhiều người Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn tận tình giảng dạy, để tơi hồn thành luận án Xin cảm ơn PGS.TS Trần Quốc Dũng kiến thức thầy giảng dạy tơi cịn học cao học học NCS, định hướng, tư vấn ban đầu từ thầy Xin cảm ơn GS.TS Pedro Arce Dubois, người thầy mà tơi chưa có hội gặp mặt, tận lực hướng dẫn, giúp đỡ, vận động nguồn hỗ trợ khác, giúp cho tơi hồn thành cơng việc nhanh Thầy cịn người truyền cho tơi niềm cảm hứng lịng tốt, tinh thần làm việc say mê, không mệt mỏi Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn chính, TS Nguyễn Đơng Sơn, người thầy tơi theo học từ làm luận văn thạc sĩ Xin cảm ơn thầy học chuyên môn lẫn học sống, cảm ơn thầy dạy cách suy luận, đánh giá, cảm ơn cách uốn nắn nghiêm khắc thầy để tơi tập trung vào học tập, rèn luyện ý chí để vượt qua khó khăn thử thách Và quan trọng hết, cảm ơn thầy, ln bao dung tử tế Chân thành cảm ơn KS Nguyễn Thiện Trung hỗ trợ công việc liên quan đến lập trình Cảm ơn BS CKI Nguyễn Khánh Toàn, GS TS Juan Diego Azcona, GS TS Pedro-Borja Aguilar-Redondo giúp tơi cơng việc hình ảnh giải phẫu Cảm ơn KS Nguyễn Tấn Châu, KS Lê Trần Tuấn Kiệt cung cấp cho kiến thức hữu ích tạo điều kiện để tơi tiếp cận nghiên cứu Bệnh viện Chợ Rẫy TP HCM Chân thành cảm ơn thầy cô Tổ Vật lý, Trường THPT Nguyễn Hữu Huân nhiệt tình chia sẻ cơng việc, ln động viên giúp đỡ để tơi có nhiều thời gian để tập trung vào việc học tập Tơi muốn nói lời cảm ơn sâu sắc đến nhiều thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp học trị, người ln động viên chia sẻ với tơi tơi khó khăn Cảm ơn khóa học đầy thử thách cho tơi hội rèn luyện mặt Cuối cùng, tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn tha thiết với gia đình, người ln chăm sóc, thương u, tin tưởng tự hào TP HCM, ngày 22 tháng năm 2020 Nghiên cứu sinh ii THE ABSTRACT OF DOCTORAL THESIS Author: Nguyen Thi Phuong Thao Supervisors: Dr Nguyen Dong Son, Prof.Dr Pedro Arce Dubois Title of the thesis: Dose calculations in Nuclear medicine using voxel phantom by GAMOS/Geant4 Major: Atomic and Nuclear Physics Code: 44.01.06 Institution: Vietnam Atomic Energy institute (VINATOM) THE CONTENT OF THE ABSTRACT The aim of the dissertation: The purpose of the study is to optimize the dose calculation for voxel phantom, applied to patients undergoing nuclear medicine procedures and people in contact with them Objectives: The errors in the borders of body organs, which are caused by the voxel’s geometry, are kept as small as possible in the dose calculation for patients The doses for the persons in contact are calculated using the source distribution inside the patient’s body The correct relative position and distance between the two phantoms are also included The GEANT4 / GAMOS software was used for the dose calculations Research methods: To calculate the doses in a voxel phantom, CT, NM images and RTSTRUCT DICOM files must be included The organs and other treatment volumes contained in the RTSTRUCT file have been drawn by the medical personnel, but the algorithms used for voxel phantom dose calculations move these lines because dose is always calculated in full voxels This may cause a sensible error when a proportion of voxels are cut by the structure lines, which usually happens for small, thin, or complex organs To calculate the doses in organs with precision, we have defined a “parallel geometry” with the accurate organ geometry as painted by the medical personnel, so that dose is calculated in the accurate voxel fractions included in each organ geometry To calculate the dose for persons in contact, we have developed an algorithm to convert both phantoms to the GAMOS file format, and used them together in the calculation The vector rotation technique is used to describe the relative position and orientation of the two phantoms iii New contributions of the dissertation: 1) The new method of using “parallel geometry” helps to precisely calculate the dose for patients, in which the errors in body organ borders have been kept as small as possible The increased precision in the dose calculation for patients helps to improve the effect of treatment as well as to reduce the risks to healthy tissue regions of the patients 2) The use of phantoms merging method and vector rotation techniques helps to calculate the optimal dose for the persons in contact, with patients This is also used to establish appropriate isolation measures; as a result, giving an improved care to patients Results of the dissertation We have tested the functionality of the new method with an I-131 thyroid cancer treatment, and obtained the expected energy deposition and dose differences given the particle source, geometry and structures defined The phantom merging method and the vector rotation technique enable us to describe the contact circumstances flexibly The results showed that there is a big difference between different circumstances The results are also significantly different when compared with the results obtained when simple source models are used Conclusions: In summary, we have provided methods to calculate organ doses for patients and contacting people with high accuracy In the calculation for patients, the exact organs and treatment volumes as painted by the medical personnel on a voxelised phantom are included In the calculation for contacting people, the NM image of the patient and the contact circumstance are also included iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii THE ABSTRACT OF DOCTORAL THESIS iii MỤC LỤC v DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ xi MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LIỀU HIỆN TẠI TRONG Y HỌC HẠT NHÂN 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC TÍNH LIỀU .7 1.1.1 Giới thiệu y học hạt nhân 1.1.2 Tương tác xạ ion hóa với vật chất 1.1.2.1 Tương tác electron vật chất 1.2.2.2 Tương tác photon vật chất 1.1.3 Tác dụng sinh học xạ ion hóa lên thể 1.1.4 Các đại lượng đơn vị đo liều xạ 11 1.2 Tình hình nghiên cứu kỹ thuật tính liều cho bệnh nhân người tiếp xúc với bệnh nhân 12 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 12 1.2.1.1 Kỹ thuật tính liều cho bệnh nhân người tiếp xúc 12 1.1.1.2 Cơng cụ tính liều 20 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước .24 1.2.3 Ưu điểm hạn chế kỹ thuật tính liều cho phantom voxel .26 1.2.3.1 Ưu điểm .26 1.2.3.2 Hạn chế 27 1.3 Nhiệm vụ luận án 27 CHƯƠNG 2: TÍNH LIỀU CHIẾU TRONG BẰNG PHẦN MỀM GAMOS/GEANT4 .30 2.1 Phương pháp Monte Carlo .30 2.1.1 Nguyên tắc chung 30 2.1.2 Tính liều cho phantom voxel 34 2.1.2.1 Nguyên tắc chụp ảnh CT ảnh YHHN 34 2.1.2.2 Ứng dụng ảnh CT ảnh YHHN 36 2.1.3 Tính liều code Geant4 mơ hình vật lý Livermore 38 v 2.2 Sử dụng phần mềm GAMOS/Geant4 để tính liều Y học hạt nhân .40 2.2.1 Khảo sát độ tin cậy phần mềm GAMOS/Geant4 42 2.2.1.1 Mơ hình vật lý 42 2.2.1.2 Các tính tốn liều lượng 44 CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM GAMOS/GEANT4 ĐỂ TỐI ƯU HĨA TÍNH TOÁN LIỀU VỚI PHANTOM VOXEL BẰNG PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO 55 3.1 Các cải tiến việc tính liều cho phantom voxel 55 3.1.1 Tính liều cho bệnh nhân phương pháp “hình học song song” 55 3.1.1.1 Xác định khối lượng cấu trúc .55 3.1.1.2 Xác định lượng hấp thụ cấu trúc 62 3.1.2 Tính liều cho người tiếp xúc với bệnh nhân phương pháp “ghép phantom” 65 3.1.2.1 Phương pháp ghép phantom 65 3.1.2.2 Một số hình thức ghép .68 3.2 Đánh giá độ tin cậy cải tiến 70 3.2.1 Tính liều cho bệnh nhân phương pháp “hình học song song” 70 3.2.2 Tính liều cho người tiếp xúc phương pháp “ghép phantom” 78 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG VÀ KẾT QUẢ 80 4.1 Ứng dụng 80 4.2 Kết 82 4.2.1 Kết tính liều cho bệnh nhân phương pháp “hình học song song” 82 4.2.2 Kết tính liều cho người tiếp xúc phương pháp “ghép phantom” 91 4.2.2.1 Tính liều tương đương cho tuyến giáp người tiếp xúc đứng bên cạnh bệnh nhân nằm .91 4.2.2.2 Tính liều hiệu dụng cho người tiếp xúc tình giao tiếp khác 92 KẾT LUẬN 95 Kết nghiên cứu luận án .95 Những điểm luận án 96 Những đề nghị nghiên cứu 96 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO .100 PHỤ LỤC 112 PHỤ LỤC A HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM GAMOS 112 PHỤ LỤC B HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM CARIMAS 118 PHỤ LỤC C GIÁ TRỊ HOẠT ĐỘ (Bq) VÀ HU TRÊN TỪNG VOXEL .123 vi PHỤ LỤC D BẢNG CHUYỂN ĐỔI MẬT ĐỘ VÀ VẬT LIỆU THEO NGHIÊN CỨU CỦA SCHNEIDER [104] 125 PHỤ LỤC E CÁC TỆP DỮ LIỆU “YÊU CẦU” KHI TÍNH LIỀU .128 PHỤ LỤC F PHƯƠNG PHÁP THỦ CƠNG TÍNH TỈ LỆ THỂ TÍCH 131 PHỤ LỤC G THƠNG TIN PHANTOM ICRP 110 GIỚI TÍNH NAM [56] 131 PHỤ LỤC H TRỌNG SỐ BỨC XẠ .137 PHỤ LỤC I TRỌNG SỐ MÔ THEO ICRP 103 .137 vii DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt ATBX Radiation Protection An toàn xạ ASCII American Standard Code for Code trao đổi thông tin chuẩn Information Interchange Hoa Kỳ Cardiac Image Analysis Phần mềm xử lý ảnh cắt lớp System CARIMAS CT Computed Tomography Chụp cắt lớp vi tính D Absorbed dose Liều hấp thụ DICOM Digital Imaging and Tiêu chuẩn để xử lý hình ảnh Communications in Medicine Y tế ĐVPX Radioactive isotope Đồng vị phóng xạ E Effective dose Liều hiệu dụng EGS Electron Gamma Shower Code EGS ENSDF Evaluated Nuclear Structure File liệu cấu trúc hạt nhân CARIMAS Data File GAMOS Geant4-based Architecture for Phần mềm tính liều GAMOS Medicine-Oriented Simulations GATE Geant4 Application for Phần mềm tính liều GATE Tomography Emission GEANT4 Geometry and tracking version Code GEANT4 H Equivalent dose Liều tương đương HU Hounsfield Unit Đơn vị Hounsfield l Flight distance Quãng đường bay IAEA International Atomic Energy Cơ quan Năng lượng Nguyên Agency tử Quốc tế International Commission on Ủy ban Quốc tế An toàn Radiological Protection xạ Java Topology Suite Bộ liên kết cấu trúc Java ICRP JTS viii MC Mô phương pháp Monte Carlo Monte Carlo MIRD NIST Committee Medical Internal Ủy ban liều xạ chiếu Radiation Dose Y học National Institute of Standards Viện Tiêu chuẩn Công nghệ and Technology quốc gia (Mỹ) NUKDOS Phần mềm tính liều NUKDOS OEDIPE Phần mềm tính liều OEDIPE OLINDA/EXM Organ Level INternal Dose Phần mềm tính liều Assessment/EXponential OLINDA/EXM (Đánh giá liều Modeling chiếu mức quan/mơ hình hàm mũ) PET Parallel geometry Hình học song song Positron emmision Chụp cắt lớp phát xạ positron Tomography SPECT Single-photon emission Chụp cắt lớp đơn photon computerized tomography VRML Virtual Reality Modeling Language voxel volume pixel Ơ hình hộp kích thước cỡ mm3 WR Radiantion weighting factor Trọng số xạ WT Tissue weighting factor Trọng số mô YHHN Nuclear medicine Y học hạt nhân ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Phổ lượng Beta đồng vị I-131 43 Bảng 2.2: Phổ lượng gamma đồng vị I-131 43 Bảng 2.3: Liều cho phantom nước với nguồn gamma đơn 45 Bảng 2.4: Liều cho phantom nước với nguồn đồng vị phân bố đồng 45 Bảng 3.1: Khối lượng voxel thuộc cấu trúc (g) 73 Bảng 3.2: Liều hấp thụ phantom nước hình cầu 77 Bảng 4.1: Thông số phantom 81 Bảng 4.2: Tổng lượng hấp thụ liều hấp thụ trung bình 30 voxel 300 voxel 87 Bảng 4.3: Liều tương đương cho tuyến giáp người tiếp xúc 91 x PHỤ LỤC C GIÁ TRỊ HOẠT ĐỘ (Bq) VÀ HU TRÊN TỪNG VOXEL Giá trị hoạt độ (Bq) voxel ảnh YHHN Voxeli GAMOS CARIMAS i=1 2012 2012 i=2 2550 2550 i=3 5544 5544 i=4 5920 5920 i=5 5650 5650 i=6 4639 4639 i=7 4691 4691 i=8 6358 6358 i=9 7891 7891 i=10 8079 8079 i=11 5491 5491 i=12 5544 5544 i=13 6129 6129 i=14 5013 5013 i=15 4805 4806 i=16 4735 4735 i=17 5904 5904 i=18 5265 5265 i=19 5133 5133 i=20 5125 5125 123 Giá trị HU voxel ảnh CT Voxeli GAMOS i=1 -885 -885 i=2 -775 -775 i=3 -626 -626 i=4 -449 -449 i=5 -256 -256 i=6 -73 -73 i=7 84 84 i=8 209 209 i=9 298 298 i=10 357 357 i=11 390 390 i=12 403 403 i=13 394 394 i=14 365 365 i=15 293 293 i=16 166 166 i=17 -15 -15 i=18 -233 -233 i=19 -459 -459 i=20 -661 -661 124 CARIMAS PHỤ LỤC D BẢNG CHUYỂN ĐỔI MẬT ĐỘ VÀ VẬT LIỆU THEO NGHIÊN CỨU CỦA SCHNEIDER [104] Mật độ Thành phần (g/cm3) G4_N 0,755 G4_O 0,232 G4_Ar 0,013 0,0526 G4_H 0,103 G4_C 0,105 G4_N 0,031 G4_O 0,749 G4_Na 0,002 G4_P 0,002 0,9073 G4_S 0,003 G4_Cl 0,003 G4_K 0,002 G4_H 0,116 G4_C 0,681 G4_N 0,002 G4_O 0,198 G4_Na 0,001 G4_S 0,001 0,9438 G4_Cl 0,001 G4_H 0,113 G4_C 0,567 G4_N 0,009 G4_O 0,308 G4_Na 0,001 G4_S 0,001 0,9706 G4_Cl 0,001 G4_H 0,11 G4_C 0,458 G4_N 0,015 G4_O 0,411 G4_Na 0,001 G4_P 0,001 0,9974 G4_S 0,002 G4_Cl 0,002 G4_H 0,108 G4_C 0,356 G4_N 0,022 G4_O 0,509 G4_P 0,001 G4_S 0,002 1,0226 G4_Cl 0,002 G4_H 0,106 G4_C 0,284 G4_N 0,026 G4_O 0,578 G4_Na 0,001 G4_S 0,002 1,0276 G4_Cl 0,002 G4_Ar 0,001 G4_H 0,103 G4_C 0,134 G4_N 0,03 G4_O 0,723 G4_Na 0,002 G4_P 0,002 1,0804 G4_S 0,002 G4_Cl 0,002 G4_K 0,002 G4_H 0,094 G4_C 0,207 G4_N 0,062 G4_O 0,622 G4_Na 0,006 G4_S 0,006 125 1,1156 G4_Cl 0,003 G4_H 0,095 G4_C 0,455 G4_N 0,025 G4_O 0,355 G4_Na 0,001 G4_P 0,021 G4_S 0,001 G4_Cl 0,001 G4_K 0,001 1,1354 G4_Ca 0,045 G4_H 0,089 G4_C 0,423 G4_N 0,027 G4_O 0,363 G4_Na 0,001 G4_P 0,03 G4_S 0,001 G4_Cl 0,001 G4_K 0,001 1,1946 G4_Ca 0,064 G4_H 0,082 G4_C 0,391 G4_N 0,029 G4_O 0,372 G4_Na 0,001 G4_P 0,039 G4_S 0,001 G4_Cl 0,001 G4_K 0,001 1,2538 G4_Ca 0,083 G4_H 0,076 G4_C 0,361 G4_N 0,03 G4_O 0,38 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,001 G4_P 0,047 G4_S 0,002 G4_Cl 0,001 1,3130 G4_Ca 0,101 G4_H 0,071 G4_C 0,335 G4_N 0,032 G4_O 0,387 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,001 1,3722 G4_P 0,054 G4_S 0,002 G4_Ca 0,117 G4_H 0,066 G4_C 0,31 G4_N 0,033 G4_O 0,394 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,001 1,4314 G4_P 0,061 G4_S 0,002 G4_Ca 0,132 G4_H 0,061 G4_C 0,287 G4_N 0,035 G4_O 0,4 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,001 1,4906 G4_P 0,067 G4_S 0,002 G4_Ca 0,146 G4_H 0,056 G4_C 0,265 G4_N 0,036 G4_O 0,405 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,002 G4_P 0,073 G4_S 0,003 G4_Ca 0,159 126 1,5498 G4_H 0,052 G4_C 0,246 G4_N 0,037 G4_O 0,411 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,002 1,6090 G4_P 0,078 G4_S 0,003 G4_Ca 0,17 G4_H 0,049 G4_C 0,227 G4_N 0,038 G4_O 0,416 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,002 1,6682 G4_P 0,083 G4_S 0,003 G4_Ca 0,181 G4_H 0,045 G4_C 0,21 G4_N 0,039 G4_O 0,42 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,002 1,7274 G4_P 0,088 G4_S 0,003 G4_Ca 0,192 G4_H 0,042 G4_C 0,194 G4_N 0,04 G4_O 0,425 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,002 1,7866 G4_P 0,092 G4_S 0,003 G4_Ca 0,201 G4_H 0,039 G4_C 0,179 G4_N 0,041 G4_O 0,429 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,002 1,8458 G4_P 0,096 G4_S 0,003 G4_Ca 0,21 G4_H 0,036 G4_C 0,165 G4_N 0,042 G4_O 0,432 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,002 1,9050 G4_P 0,1 G4_S 0,003 G4_Ca 0,219 G4_H 0,034 G4_C 0,155 G4_N 0,042 G4_O 0,435 G4_Na 0,001 G4_Mg 0,002 G4_P 0,103 G4_S 0,003 G4_Ca 0,225 127 1,9642 PHỤ LỤC E CÁC TỆP DỮ LIỆU “YÊU CẦU” KHI TÍNH LIỀU Tệp liệu “yêu cầu” tính lượng hấp thụ không sử dụng thông tin cấu trúc /gamos/setParam GmAnalysisMgr:FileNameSuffix test /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:Phantom:SkipEqualMaterials /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:MotherName world /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:FileName world.geom /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:Phantom:FileName testCT.g4dcm /gamos/geometry GmReadPhantomG4withStGeometry /gamos/physicsList GmEMExtendedPhysics /gamos/generator GmGenerator /run/setCut 0.0001 /run/initialize /gamos/generator/addSingleParticleSource source I131 /gamos/generator/positionDist source GmGenerDistPositionPETImage NM.petG4dcm /gamos/scoring/createMFDetector doseDet phantom /gamos/scoring/addScorer2MFD doseScorerStruct GmG4PSEnergyDeposit doseDet /gamos/setParam GmPSPrinterSqdose_doseScorerStruct:FileName sqdose.out /gamos/scoring/addPrinter2Scorer GmPSPrinterSqdose doseScorerStruct /gamos/scoring/addPrinter2Scorer RTPSPDoseHistos doseScorerStruct /run/beamOn 500000000 Tệp liệu “yêu cầu” tính lượng hấp thụ sử dụng thơng tin cấu trúc, tính phương pháp cũ /gamos/setParam GmAnalysisMgr:FileNameSuffix test /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:Phantom:SkipEqualMaterials /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:MotherName world /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:FileName world.geom 128 /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:Phantom:FileName testCT.g4dcm /gamos/geometry GmReadPhantomG4withStGeometry /gamos/physicsList GmEMExtendedPhysics /gamos/generator GmGenerator /run/setCut 0.0001 /run/initialize /gamos/generator/addSingleParticleSource source I131 /gamos/generator/positionDist source GmGenerDistPositionPETImage NM.petG4dcm /gamos/scoring/createMFDetector doseDet phantom /gamos/scoring/addScorer2MFD doseScorerStruct GmG4PSEnergyDeposit doseDet /gamos/filter structF GmInPhantomStructureFilter Struct1 Struct2 Struct3 Struct4 /gamos/setParam GmPSPrinterSqdose_doseScorerStruct:FileName sqdose.out /gamos/scoring/addPrinter2Scorer GmPSPrinterSqdose doseScorerStruct /gamos/scoring/addPrinter2Scorer RTPSPDoseHistos doseScorerStruct /gamos/scoring/addFilter2Scorer structF doseScorerStruct /run/beamOn 500000000 Tệp liệu “yêu cầu” tính lượng hấp thụ sử dụng thơng tin cấu trúc, tính phương pháp “hình học song song” /gamos/setParam GmAnalysisMgr:FileNameSuffix test /gamos/setParam GmPhysicsParallel:LayeredMaterial /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:Phantom:SkipEqualMaterials /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:MotherName world /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:FileNameParallel allVolumes.new.geom /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:FileName world.geom /gamos/setParam GmReadPhantomGeometry:Phantom:FileName testCT.g4dcm /gamos/geometry GmReadPhantomG4withStGeometry 129 /gamos/physicsList GmEMExtendedPhysics /gamos/generator GmGenerator /run/setCut 0.0001 /run/initialize /gamos/physics/addParallelProcess /gamos/generator/addSingleParticleSource source I131 /gamos/generator/positionDist source GmGenerDistPositionPETImage NM.petG4dcm /gamos/scoring/createMFDetector doseDet phantom /gamos/scoring/addScorer2MFD doseScorerStructParallel GmG4PSEnergyDeposit doseDet /gamos/setParam GmPSPrinterSqdose_doseScorerStructParallel:FileName sqdose.out /gamos/scoring/addPrinter2Scorer GmPSPrinterSqdose doseScorerStructParallel /gamos/filter extrudedF GmInParallelLogicalVolumeFilter *Struct* /gamos/scoring/addFilter2Scorer extrudedF doseScorerStructParallel /gamos/userAction GmCountTracksUA /run/beamOn 500000000 130 PHỤ LỤC F PHƯƠNG PHÁP THỦ CƠNG TÍNH TỈ LỆ THỂ TÍCH Trong Hình 3.6, phần khối lượng voxel nằm cấu trúc tính sau: V = dx × dy × dz = (x2 − x1 ) × (y2 − y1 ) × (z2 − z1 ) Trong đó, x2, x1, y2, y1, z2, z1 tọa độ điểm giao voxel với contour trục x, y z, xét theo chiều tọa độ tăng Sau đó, khối lượng phần thể tích V xác định dựa vào khối lượng riêng vật liệu voxel m=V.D.10-3 V: thể tích voxel nằm cấu trúc (mm3), D: khối lượng riêng vật liệu voxel (g/cm3), m: khối lượng voxel nằm cấu trúc (g) PHỤ LỤC G THÔNG TIN PHANTOM ICRP 110 GIỚI TÍNH NAM [56] Mật Vùng mơ/cơ quan độ Số Thể tích (g/cm voxel (cm3) ) Khối lượng (g) Tuyến thượng thận, trái 1,030 186 6,795 6,999 Tuyến thượng thận, phải 1,030 186 6,8 7,0 Khoang mũi trước 1,030 293 10,7 11,0 Khoang mũi sau tới quản 1,030 755 27,6 28,4 Niêm mạc miệng, lưỡi 1,050 801 29,3 30,7 Niêm mạc miệng, môi má 1,050 133 4,9 5,1 Khí quản 1,030 266 9,7 10,0 Phế quản 1,030 1762 64,4 66,3 Mạch máu, đầu 1,060 22 0,8 0,9 Mạch máu, thân 1,060 7021 256,5 271,9 Mạch máu, tay 1,060 406 14,8 15,7 131 Mạch máu, chân 1,060 2144 78,3 83,0 Xương cánh tay, nửa trên, vỏ xương 1,920 1928 70,4 135,2 Xương cánh tay, nửa trên, xương xốp 1,205 4200 153,4 184,9 Xương cánh tay, nửa trên, ống tuỷ 0,980 935 34,2 33,5 Xương cánh tay, nửa dưới, vỏ xương 1,920 1825 66,7 128,0 Xương cánh tay, nửa dưới, xương xốp 1,108 1475 53,9 59,7 Xương cánh tay, nửa dưới, ống tuỷ 0,980 1037 37,9 37,1 Xương trụ xương quay, vỏ xương 1,920 3860 141,0 270,8 Xương trụ xương quay, xương xốp 1,108 4492 164,1 181,8 Xương trụ xương quay, ống tuỷ 0,980 633 23,1 22,7 Xương cổ tay bàn tay, vỏ xương 1,920 2562 93,6 179,7 Xương cổ tay bàn tay, xương xốp 1,108 3447 125,9 139,5 Xương đòn, vỏ xương 1,920 681 24,9 47,8 Xương đòn, xương xốp 1,151 1262 46,1 53,1 Xương sọ, vỏ xương 1,920 8023 293,1 562,8 Xương sọ, xương xốp 1,157 10665 389,6 450,8 Xương đùi, nửa trên, vỏ xương 1,920 3730 136,3 261,6 Xương đùi, nửa trên, xương xốp 1,124 11495 420,0 472,0 Xương đùi, nửa trên, ống tuỷ 0,980 720 26,3 25,8 Xương đùi, nửa dưới, vỏ xương 1,920 4192 153,2 294,1 Xương đùi, nửa dưới, xương xốp 1,108 10830 395,7 438,4 Xương đùi, nửa dưới, ống tuỷ 0,980 2259 82,5 80,9 1,920 7574 276,7 531,3 1,108 18011 658,0 729,1 0,980 2197 80,3 78,7 Xương chày, xương mác and xương bánh chè, vỏ xương Xương chày, xương mác and xương bánh chè, xương xốp Xương chày, xương mác and xương bánh chè, ống tuỷ 132 Xương cổ chân bàn chân, vỏ xương 1,920 3315 121,1 232,5 Xương cổ chân bàn chân, xương xốp 1,108 12539 458,1 507,6 Xương hàm, vỏ xương 1,920 1085 39,6 76,1 Xương hàm, xương xốp 1,228 1647 60,2 73,9 Xương chậu, vỏ xương 1,920 5682 207,6 398,6 Xương chậu, xương xốp 1,123 16608 606,8 681,4 Xương sườn, vỏ xương 1,920 5205 190,2 365,1 Xương sườn, xương xốp 1,165 12212 446,2 519,8 Xương vai, vỏ xương 1,920 3152 115,2 221,1 Xương vai, xương xốp 1,183 4446 162,4 192,2 Đốt sống cổ, vỏ xương 1,920 1467 53,6 102,9 Đốt sống cổ, xương xốp 1,050 1917 70,0 73,5 Đốt sống ngực, vỏ xương 1,920 4085 149,2 286,5 Đốt sống ngực, xương xốp 1,074 8546 312,2 335,3 Đốt sống thắt lưng, vỏ xương 1,920 2654 97,0 186,2 Đốt sống thắt lưng, xương xốp 1,112 7437 271,7 302,1 Xương cùng, vỏ xương 1,920 1557 56,9 109,2 Xương cùng, xương xốp 1,031 4604 168,2 173,4 Xương ức, vỏ xương 1,920 141 5,2 9,9 Xương ức, xương xốp 1,041 1481 54,1 56,3 Sụn, đầu 1,100 397 14,5 16,0 Sụn, thân 1,100 2206 80,6 88,7 Sụn, tay 1,100 147 5,4 5,9 Sụn, chân 1,100 864 31,6 34,7 Não 1,050 37794 1380,8 1449,8 Vú, trái, mô mỡ 0,950 216 7,9 7,5 Vú, trái, mô tuyến 1,020 134 4,9 5,0 Vú, phải, mô mỡ 0,950 216 7,9 7,5 133 Vú, phải, mô tuyến 1,020 134 4,9 5,0 Thuỷ tinh thể, trái 1,050 0,2 0,2 Nhãn cầu, trái 1,050 190 6,9 7,3 Thuỷ tinh thể, phải 1,050 0,2 0,2 Nhãn cầu, phải 1,050 191 7,0 7,3 Thành túi mật 1,030 370 13,5 13,9 Chất bên túi mật 1,030 1437 52,5 54,1 Thành dày 1,040 3947 144,2 150,0 Chất bên dày 1,040 6579 240,4 250,0 Thành ruột non 1,040 17105 624,9 649,9 Chất bên ruột non 1,040 9211 336,5 350,0 Thành đại tràng lên 1,040 2368 86,5 90,0 Chất bên đại tràng lên 1,040 1448 52,9 55,0 Thành đại tràng ngang, phải 1,040 1579 57,7 60,0 Chất bên đại tràng ngang, phải 1,040 2500 91,3 95,0 Thành đại tràng ngang, trái 1,040 1579 57,7 60,0 Chất bên đại tràng ngang, trái 1,040 1053 38,5 40,0 Thành đại tràng xuống 1,040 2368 86,5 90,0 Chất bên đại tràng xuống 1,040 921 33,6 35,0 Thành đại tràng sigma 1,040 1053 38,5 40,0 Chất bên đại tràng sigma 1,040 1973 72,1 75,0 Thành trực tràng 1,040 789 28,8 30,0 Thành tim 1,050 8601 314,2 329,9 Chất bên tim (máu) 1,060 13168 481,1 509,9 Thận, trái, vỏ 1,050 2792 102,0 107,1 Thận, trái, tuỷ 1,050 997 36,4 38,2 Bể thận, trái 1,050 199 7,3 7,6 Thận, phải, vỏ 1,050 2865 104,7 109,9 134 Thận, phải, tuỷ 1,050 1023 37,4 39,2 Bể thận, phải 1,050 205 7,5 7,9 Gan 1,050 46917 1714,1 1799,8 Phổi, trái, máu 1,060 2040 74,5 79,0 Phổi, trái, mô 0,382 33982 1241,5 474,3 Phổi, phải, máu 1,060 1847 67,5 71,5 Phổi, phải, mô 0,382 41261 1507,4 575,8 1,030 60 2,2 2,3 1,030 170 6,2 6,4 Hạch lympho, đầu 1,030 159 5,8 6,0 Hạch lympho, thân 1,030 2774 101,3 104,4 Hạch lympho, tay 1,030 208 7,6 7,8 Hạch lympho, chân 1,030 295 10,8 11,1 Cơ, đầu 1,050 31742 1159,7 1217,7 Cơ, thân 1,050 391150 14290,3 15004,9 Cơ, tay 1,050 71692 2619,2 2750,2 Cơ, chân 1,050 261299 9546,3 10023,7 Thực quản 1,030 1063 38,8 40,0 Buồng trứng, trái 1,040 0,0 0,0 Buồng trứng, phải 1,040 0,0 0,0 Tuỵ 1,050 3649 133,3 140,0 Tuyến yên 1,030 16 0,6 0,6 Tuyến tiền liệt 1,030 452 16,5 17,0 Mơ cịn lại, đầu 0,950 30206 1103,6 1048,4 Mơ cịn lại, thân 0,950 356362 13019,4 12368,4 Mơ cịn lại, tay 0,950 47346 1729,7 1643,3 Hạch lympho, đường dẫn khí (mũi, miệng hầu quản) Hạch lympho, đường dẫn khí (khí - phế quản) 135 Mơ cịn lại, chân 0,950 155464 5679,7 5395,8 Tuyến nước bọt, trái 1,030 1129 41,2 42,5 Tuyến nước bọt, phải 1,030 1129 41,2 42,5 Da, đầu 1,090 7315 267,2 291,3 Da, thân 1,090 36789 1344,1 1465,0 Da, tay 1,090 16045 586,2 638,9 Da, chân 1,090 33455 1222,3 1332,3 Tuỷ sống 1,030 973 35,5 36,6 Lách 1,040 3947 144,2 150,0 Răng 2,750 498 18,2 50,0 Tinh hoàn, trái 1,040 460 16,8 17,5 Tinh hoàn, phải 1,040 461 16,8 17,5 Tuyến ức 1,030 664 24,3 25,0 Tuyến giáp 1,040 526 19,2 20,0 Lưỡi (phần cổ họng) 1,050 1102 40,3 42,3 Hạnh nhân (Amidan) 1,030 80 2,9 3,0 Niệu quản, trái 1,030 226 8,3 8,5 Niệu quản, phải 1,030 199 7,3 7,5 Thành bàng quang 1,040 1316 48,1 50,0 Chất bên bàng quang 1,040 5263 192,3 200,0 Tử cung 1,030 0,0 0,0 Không khí bên thể 0,001 4227 154,4 0,2 Da phía 1,090 3880 141,8 154,5 136 PHỤ LỤC H TRỌNG SỐ BỨC XẠ Bức xạ WR Photon Electron PHỤ LỤC I TRỌNG SỐ MÔ THEO ICRP 103 Mô WT Tủy đỏ 0,12 Đại tràng 0,12 Phổi 0,12 Dạ dày 0,12 Ngực 0,12 Phần mơ cịn lại 0,12 Tuyến sinh dục 0,08 Bàng quang 0,04 Thực quản 0,04 Gan 0,04 Tuyến giáp 0,04 Mặt xương 0,01 Não 0,01 Tuyến nước bọt 0,01 Da 0,01 137