Đánh giá đặc trưng phân bố liều hấp thụ trên phantom nước tạo bởi chùmphoton

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ – VẬT LÝ KỸ THUẬT BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN – KỸ THUẬT HẠT NHÂN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ ĐẶC TRƯNG PHÂN BỐ LIỀU HẤP THỤ TRÊN PHANTOM NƯỚC TẠO BỞI CHÙM TIA PHOTON PHÁT RA TỪ MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH BẰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG EGSnrc SVTH: LÊ THỊ ĐẾN CBHD: TS TRƯƠNG THỊ HỒNG LOAN CBPB: TS HOÀNG THỊ KIỀU TRANG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2015 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập thực khóa luận Bộ môn Vật lý Hạt Nhân, nhận nhiều giúp đỡ, dạy bảo quý báu từ quý thầy cô anh chị Đặc biệt từ tận đáy lòng mình, xin gửi lời biết ơn sâu sắc chân thành đến cô Trương Thị Hồng Loan, người tận tình, sẵn lòng dạy kiến thức, truyền đạt, động viên chia sẻ kinh nghiệm quý báu cho hoàn thành khóa luận Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Hoàng Thị Kiều Trang, cô Lưu Đặng Hoàng Oanh thầy Lê Hoàng Chiến giúp đỡ, nhắc nhở, đọc khóa luận, đưa góp ý quan trọng để hoàn chỉnh khóa luận Tôi xin gửi lời cảm ơn đến tập thể Kỹ sư Vật lý khoa Ung Bướu Bệnh viện Nhân Dân 115 Bệnh viện Đa khoa Đồng Nai tạo điều kiện thuận lợi cho tìm hiểu quy trình xạ trị, đặc biệt chị Nguyễn Thị Cẩm Tú anh Dương Thanh Tài, tận tình giúp đỡ cung cấp tài liệu Và xin gửi lời cảm ơn đến anh chị Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt anh Vũ Ngọc Ba sẵn lòng hỗ trợ kỹ thuật để chạy chương trình mô Sau xin gửi lời cảm ơn đến gia đình tạo điều kiện, làm chỗ dựa tinh thần, động lực cho suốt trình học tập thực khóa luận Cảm ơn bạn lớp 11VLHN chia sẻ, giúp đỡ đồng hành suốt chặng đường dài giảng đường đại học Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 Sinh viên Lê Thị Đến MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ iv MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN XẠ TRỊ VÀ CÁC THUẬT TOÁN TÍNH LIỀU 1.1 Tổng quan xạ trị .3 1.2 Máy gia tốc tuyến tính 1.2.1 Cấu tạo máy gia tốc tuyến tính 1.2.2 Nguyên lý hoạt động máy gia tốc tuyến tính 1.3 Các thuật toán tính liều 1.3.1 Thuật toán dựa hiệu chỉnh 1.3.2 Thuật toán dựa mô hình hóa 1.3.3 Thuật toán dựa nguyên lý CHƢƠNG SƠ LƢỢC CÁC VẤN ĐỀ LIỀN QUAN ĐẾN TÍNH TOÁN LIỀU CỦA EGSnrc 10 2.1 EGSnrc 10 2.1.1 Các tính đặc trƣng EGSnrc 10 2.1.2 Cấu trúc EGSnrc 10 2.2 BEAMnrc .11 2.2.1 Khai báo hoạt động BEAMnrc 13 2.2.2 Kết BEAMnrc 14 2.3 DOSXYZnrc 14 2.3.1 Hoạt động khai báo DOSXYZnrc 14 2.3.2 Kết DOSXYZnrc 15 2.4 Các đại lƣợng tính toán khảo sát phân bố liều 15 2.4.1 Phần trăm liều theo độ sâu 15 2.4.2 Tỉ số mô - phantom (TPR) tỉ số mô cực đại (TMR) 16 2.4.3 Liều hấp thụ kerma 18 2.4.3.1 Liều hấp thụ 18 2.4.3.2 Kerma 18 2.4.4 Sự hình thành liều hấp thụ gây chùm photon 19 2.4.5 Tỉ số lệch trục độ phẳng chùm tia 20 CHƢƠNG ÁP DỤNG EGSnrc TRONG TÍNH TOÁN LIỀU 23 3.1 Sử dụng BEAMnrc mô đầu máy gia tốc .23 3.1.1 Mô hình đầu máy gia tốc tuyến tính 23 3.1.2 Khai báo thông số mô BEAMnrc 25 3.1.2.1 Khai báo nguồn 25 3.1.2.2 Các thông số cần khai báo BEAMnrc 26 3.2 Quá trình tính liều với DOSXYZnrc 27 3.2.1 Nguồn chiếu 27 3.2.2 Cấu hình phantom 28 3.3 Các thiết bị đo đạc thực nghiệm 29 3.4 Kết mô thu đƣợc so sánh với thực nghiệm 30 3.4.1 Kết mô thay đổi phân bố liều theo phƣơng ngang độ sâu khác 30 3.4.2 Phân bố liều theo độ sâu (depth dose distribution) 32 3.4.3 Phân bố liều theo phƣơng ngang (cross beam profile) 33 3.5 Sự ảnh hƣởng lọc phẳng (flattening filter) 42 KẾT LUẬN 45 KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 49 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ý nghĩa Các ký hiệu D Liều hấp thụ Dmax Liều hấp thụ cực đại Dex Liều hấp thụ lối phantom Ds Liều hấp thụ bề mặt phantom F Độ phẳng chùm tia Imax Imin Phần trăm liều lớn khoảng 80% kích thƣớc trƣờng chiếu tính từ trục trung tâm Phần trăm liều nhỏ khoảng 80% kích thƣớc trƣờng chiếu tính từ trục trung tâm dmax Độ sâu mà liều đạt cực đại d Độ sâu d0 Độ sâu tham chiếu W Kích thƣớc trƣờng chiếu K Kerma Kcol Kerma va chạm Krad Kerma phát xạ β tỉ số liều hấp thụ kerma va chạm TPR(20,10) Tỉ số liều hấp thụ độ sâu 20 cm độ sâu 10 cm PDD(20,10) Các chữ viết tắt Tỉ số phần trăm liều hấp thụ theo độ sâu độ sâu 20 cm độ sâu 10 cm Tiếng Anh Tiếng Việt 2D Two  Dimensional Không gian chiều 3D Three  Dimensional Không gian chiều i CM Component Module Đơn vị thành phần CT Computed Tomography Ảnh cắt lớp ECUT Electron Cut – Off Energy Năng lƣợng ngƣỡng electron EGS Electron Gamma Shower GEANT4 Geometry Add Tracking MRI Magnetic Resonance Imaging MCNP Monte Carlo N Particle OAR Off  Axis Ratio Tỉ số lệch trục PCUT Photon Cut  Off Energy Năng lƣợng ngƣỡng photon PDD Percentage depth dose Phần trăm liều theo độ sâu Penetration and Energy Loss of Mô Monte Carlo cho vận Positrons and Electrons chuyển cặp electron positron PENELOPE PET Mô Monte Carlo vận chuyển chùm photon, electron Mô Monte Carlo vận chuyển loại hạt N Chụp ảnh cộng hƣởng từ Mô Monte Carlo vận chuyển loại hạt N Positron Emission Tomography Chụp cắt lớp phát xạ positron Khoảng cách từ nguồn đến giao SAD điểm trục quay Gantry với Source to Axis Distance trục trung tâm Khoảng cách từ nguồn tới bề SSD Source to Surface Distance TAR Tissue  Air Ratio Tỉ số mô  không khí TMR Tissue Maximum Ratio Tỉ số mô cực đại TPR Tissue  Phantom Ratio Tỉ số mô  phantom ii mặt phantom (bệnh nhân) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Nội dung Trang 3.1 Khoảng lƣợng giá trị xác suất phổ lƣợng 25 3.2 Độ phẳng F chùm tia độ sâu khác 31 3.3 Giá trị liều theo phƣơng ngang độ sâu 1,7 cm (chuẩn hóa 34 cm) 3.4 Kết độ sai biệt giá trị liều chuẩn mô thực 35 nghiệm theo phƣơng ngang độ sâu 1,7 cm 3.5 Giá trị liều theo phƣơng ngang độ sâu cm (chuẩn hóa 37 cm) 3.6 Kết độ sai biệt giá trị liều chuẩn mô thực 38 nghiệm theo phƣơng ngang độ sâu cm 3.7 Giá trị liều theo phƣơng ngang độ sâu 10 cm (chuẩn hóa 40 cm) 3.8 Kết độ sai biệt giá trị liều chuẩn mô thực 41 nghiệm theo phƣơng ngang độ sâu 10 cm 3.9 Độ phẳng F chùm tia ứng với bề dày khác filter iii 44 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Nội dung Hình Trang 1.1 Các phận máy gia tốc tuyến tính xạ trị 1.2 Cấu tạo đầu máy gia tốc tuyến tính 2.1 Mối liên hệ BEAMnrc DOSXYZnrc 11 2.2 Các bƣớc thực BEAMnrc để mô đầu máy gia 12 tốc tuyến tính 2.3 Giao diện khai báo CM đầu máy gia tốc tuyến tính 13 2.4 Giao diện khai báo thông số vận chuyển electron photon 14 BEAMnrc 2.5 Mô tả cách tính phần trăm liều theo độ sâu 16 2.6 Minh họa định nghĩa tỉ số mô - phantom 17 2.7 Phân bố liều theo độ sâu phantom hay bệnh nhân 19 2.8 Phân bố liều theo phƣơng ngang 21 2.9 Minh họa cách tính độ phẳng chùm tia F 22 3.1 Mô hình 2D mô theo phƣơng xz đầu máy gia tốc tuyến 24 tính 3.2 Giao diện khai báo nguồn số sử dụng BEAMnrc 25 3.3 Phổ lƣợng electron sử dụng BEAMnrc 26 3.4 Giao diện khai báo thông số input cho BEAMnrc 26 3.5 Giao diện khai báo nguồn số dùng DOSXYZnrc 27 3.6 Giao diện khai báo input DOSXYZnrc 28 3.7 Giao diện khai báo cấu hình phantom 29 iv 3.8 Các thiết bị dùng phép đo phân bố liều 29 3.9 Thiết bị đo Dosimeter 30 3.10 Giá trị liều mô × 1018 (Gy) theo phƣơng ngang độ 31 sâu 1,7 cm, cm 10 cm với trƣờng chiếu 10×10 cm2 3.11 Đƣờng cong phân bố liều theo độ sâu mô thực 32 nghiệm 3.12 So sánh phân bố liều theo phƣơng ngang độ sâu 1,7 cm 33 kết mô kết thực nghiệm 3.13 So sánh phân bố liều theo phƣơng ngang độ sâu cm kết 36 mô kết thực nghiệm 3.14 So sánh phân bố liều theo phƣơng ngang độ sâu 10 cm 39 kết mô kết thực nghiệm 3.15 Cấu tạo filter với số lớp khác 43 3.16 Giá trị liều mô × 1018 (Gy) theo phƣơng ngang độ sâu 43 cm ứng với số lớp filter khác v 0.700 0.010 0.000 0.000 # regions in x (max= 128),y (max= 128),z (max= 56) directions (if end of this input Input groups of regions for which ECUT and PCUT are not defaults NB This option is disabled, just input zeros Dummy values of lower,upper i, j, k, ECUT, PCUT Found blank line => end of this input Enter numbers on one line pairs defininglower,upper x,y,z indicies of dose regions for which results are to be output IZSCAN: non-zero for z-scan/page MAX20: if any one = 1, output summary of max 20 doses end signaled by first pair both zero forno dose printed, MAX20 is still read from first line 2 52 53 55 2 104 0 2 104 30 31 0 2 104 35 36 0 2 104 40 40 0 Found blank line => end of this input The material in the region outside the phantom is vacuum The thickness of this region (in x, y & z direction) is: 50.000 cm Particles will be read from file: 51 1.000 C:/egsnrc_mp/BEAM_MGT6MV/6MVden115.egsphsp1 Total number of particles in file Total number of photons The rest are electrons/positrons : : 60000877 59926378 Maximum kinetic energyof the particles: 6.916 MeV Minimum kinetic energy ofthe electrons: 0.189 MeV # of particles incident fromoriginal source: 200000000.0 NCASE,IWATCH,TIMMAX,INSEED1,INSEED2,BEAM_SIZE,ISMOOTH,IRES TART,IDAT, IREJECT,ESAVE_GLOBAL,NRCYCL,IPARALLEL,PARNUM,n_split,ihowfarle ss : 600000000 40.00 33 97 100.00 0 0 0.00 0 0 ******************************************************************* ************ Summary of source parameters (srcxyznrc $Revision: 1.25 $) ******************************************************************* ************ Full phase space input for each incident particle x-coordinate of the isocenter, 0.0000 cm y-coordinate of the isocenter, 0.0000 cm z-coordinate of the isocenter, 0.0000 cm Polar angle of source plane: 180.0000 degrees Azimuthal angle of origin in source plane: 0.0000 degrees Distance from isocenter to origin in source plane: 0.0000 cm Source plane rotation angle, 180.0000 degrees Total number of particles in phase space file: 60000877 Particles to be simulated: all =========================================================== ===================== Electron/Photon transport parameter 52 =========================================================== ===================== Photon cross sections si Compton cross sections default Photon transport cutoff(MeV) 0.1000E-01 Pair angular sampling SIM Pair cross sections BH Triplet production Off Bound Compton scattering OFF Radiative Compton corrections Off Rayleigh scattering OFF Atomic relaxations OFF Photoelectron angular sampling OFF Electron transport cutoff(MeV) 0.7000 Bremsstrahlung cross sections BH Bremsstrahlung angular sampling SIM Spin effects On Electron Impact Ionization OFF Maxium electron step in cm (SMAX) 0.1000E+11 Maximum fractional energy loss/step (ESTEPE) 0.2500 Maximum 1st elastic moment/step (XIMAX) 0.5000 Boundary crossing algorithm EXACT Skin-depth for boundary crossing (MFP) 3.000 Electron-step algorithm PRESTA-II =========================================================== ===================== Medium H2O700ICRU AE AP 0.700 0.010 No range rejection *************************************************************** Histories to be simulated for this run 600000000 Histories to be analyzed after this run 600000000 *************************************************************** Elapsed wall clock time to this point= 0.156 s CPU time so far for this run = 0.094 s 53 BATCH # TIME-ELAPSED TOTAL CPUTIME RATIO TIME OF DAY RNG pointers 10 0.0 2709.0 5410.4 8106.6 10801.2 13496.1 16190.8 18885.4 21579.9 24275.3 0.0 0.00 07:56:40 ixx jxx = 97 33 2700.0 1.00 08:41:49 ixx jxx = 47 80 5398.1 1.00 09:26:51 ixx jxx = 51 84 8094.1 1.00 10:11:47 ixx jxx = 60 93 10788.7 1.00 10:56:42 ixx jxx = 12 45 13483.6 1.00 11:41:36 ixx jxx = 83 19 16178.3 1.00 12:26:31 ixx jxx = 43 76 18872.9 1.00 13:11:26 ixx jxx = 25 58 21567.4 1.00 13:56:20 ixx jxx = 26 59 24262.7 1.00 14:41:16 ixx jxx = 68 Total CPU time for run = 26958.9 s = 7.489 hr => 80121943 hist/hr On gnu-win32 (gnu_win32) ******************************************************************* # of particles read from ph-sp file (N_read) = 60000000 # of primary (non ph-sp) histories read from ph-sp file = 25158262 # of particles discarded dueto charge/LATCH/W/multiple passer = # of particles discarded because beyond BEAM_SIZE = # of photons rejected because beyond DBS splitting radius = # of particles that missed geometry = N_used/N_read = 10.000 # of times each particle in ph-sp file recycled (last particle may be recycled less than this) = # of ph-sp particles simulated (N_used) = 600000000 # of times ph-sp file restarted in this run = ******************************************************************* * Fraction of incident energy deposited in the phantom = 0.5642 Fraction of incident energy deposited in the region surrounding the phantom when incident particles go through it = 0.0000 Number of charged particle steps simulated, N_step = 28584947974 Number of charged particle steps/incident fluence = 1.42927E+01 No of PRESTA-II steps/total no of charged particle steps = 0.61934 6MV115 Elec/positron planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle 54 centered at z-axis on the phantom surface = 4.105E+01(1/cm**2) Photon planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axison the phantom surface = 4.908E+04(1/cm**2) Elec/positronplanar fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 3.355E+01(1/cm**2) Photon planar fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 2.775E+04(1/cm**2) No of particles incident from phase space file = 600000000 No of particles incident fromoriginal source = 1999970816.0 DOSXYZnrc ($Revision: 1.45 $) Dose outputs (Dose/incident particle from original source, Gy) for x= -1.000 to 1.000 ybounds: -0.150 0.000 j= 52 53 zbounds ( 0.000) 0.250 4.218E-17- 0.9% 0.500 7.068E-17- 0.6% 1.000 8.774E-17- 0.4% 1.500 9.431E-17- 0.4% 1.600 9.520E-17- 0.7% i= 0.150 4.193E-17- 0.9% 7.048E-17- 0.6% 8.688E-17- 0.4% 9.400E-17- 0.4% 9.394E-17- 0.7% 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100 9.384E-17- 0.7% 9.499E-17- 0.7% 9.435E-17- 0.7% 9.366E-17- 0.7% 9.426E-17- 0.7% 9.322E-17- 0.7% 9.415E-17- 0.7% 9.433E-17- 0.7% 10 9.345E-17- 0.7% 9.473E-17- 0.7% 2.200 2.300 2.400 2.500 2.600 11 12 13 14 15 9.318E-17- 0.7% 9.257E-17- 0.7% 9.234E-17- 0.7% 9.198E-17- 0.7% 9.115E-17- 0.7% 9.334E-17- 0.7% 9.308E-17- 0.7% 9.269E-17- 0.7% 9.149E-17- 0.7% 9.203E-17- 0.7% 2.700 16 9.125E-17- 0.7% 9.148E-17- 0.7% 2.800 17 9.077E-17- 0.7% 8.993E-17- 0.7% 55 2.900 18 8.982E-17- 0.7% 9.021E-17- 0.7% 3.000 19 8.983E-17- 0.7% 8.969E-17- 0.7% 3.100 20 8.982E-17- 0.7% 9.075E-17- 0.7% 3.200 3.300 3.400 3.500 3.600 21 22 23 24 25 8.867E-17- 0.7% 8.921E-17- 0.7% 8.875E-17- 0.7% 8.853E-17- 0.7% 8.783E-17- 0.7% 8.934E-17- 0.7% 8.891E-17- 0.7% 8.861E-17- 0.7% 8.818E-17- 0.7% 8.751E-17- 0.7% 3.700 3.800 3.900 4.000 5.000 26 27 28 29 30 8.657E-17- 0.7% 8.659E-17- 0.7% 8.624E-17- 0.7% 8.561E-17- 0.7% 8.411E-17- 0.3% 8.766E-17- 0.7% 8.648E-17- 0.7% 8.635E-17- 0.7% 8.557E-17- 0.7% 8.393E-17- 0.3% 6.000 31 7.980E-17- 0.3% 7.990E-17- 0.3% 7.000 32 7.642E-17- 0.4% 7.593E-17- 0.4% 8.000 33 7.226E-17- 0.4% 7.237E-17- 0.4% 9.000 34 6.849E-17- 0.4% 6.870E-17- 0.4% 10.000 35 6.498E-17- 0.4% 6.524E-17- 0.4% 11.000 12.000 13.000 14.000 15.000 36 37 38 39 40 6.136E-17- 0.4% 5.844E-17- 0.4% 5.531E-17- 0.4% 5.235E-17- 0.4% 4.921E-17- 0.4% 6.171E-17- 0.4% 5.814E-17- 0.4% 5.549E-17- 0.4% 5.246E-17- 0.4% 4.932E-17- 0.4% 16.000 17.000 18.000 19.000 20.000 41 42 43 44 45 4.699E-17- 0.4% 4.436E-17- 0.5% 4.196E-17- 0.5% 3.950E-17- 0.5% 3.774E-17- 0.5% 4.709E-17- 0.4% 4.429E-17- 0.5% 4.183E-17- 0.5% 3.931E-17- 0.5% 3.724E-17- 0.5% 21.000 22.000 23.000 24.000 25.000 46 47 48 49 50 3.554E-17- 0.5% 3.362E-17- 0.5% 3.195E-17- 0.5% 2.980E-17- 0.6% 2.815E-17- 0.6% 3.547E-17- 0.5% 3.317E-17- 0.5% 3.155E-17- 0.5% 2.980E-17- 0.6% 2.829E-17- 0.6% 26.000 51 2.666E-17- 0.6% 2.703E-17- 0.6% 27.000 52 2.541E-17- 0.6% 2.491E-17- 0.6% 28.000 53 2.367E-17- 0.6% 2.380E-17- 0.6% 56 29.000 54 2.257E-17- 0.6% 2.247E-17- 0.6% 30.000 55 2.102E-17- 0.7% 2.100E-17- 0.7% 6MV115 Elec/positron planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 4.105E+01(1/cm**2) Photon planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axison the phantom surface = 4.908E+04(1/cm**2) Elec/positronplanar fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 3.355E+01(1/cm**2) Photon planar fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 2.775E+04(1/cm**2) No of particles incident from phase space file = 600000000 No of particles incident fromoriginal source = 1999970816.0 DOSXYZnrc ($Revision: 1.45 $) Dose outputs (Dose/incident particle from original source, Gy) for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -7.650 -7.500 -7.350 -7.200 -7.050 j= xbounds ( -1.000) 1.000 2.017E-18- 3.7% 2.077E-18- 3.6% 3.301E-18-3.5% 2.546E-18- 4.8% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -7.050 -6.900 -6.750 -6.600 -6.450 j= xbounds ( -1.000) 1.000 2.581E-18- 3.3% 2.545E-18- 3.2% 2.624E-18- 3.3% 2.776E-18- 3.1% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -6.450 -6.300 -6.150 -6.000 -5.850 j= 10 11 12 13 xbounds ( -1.000) 1.000 2.934E-18- 3.0% 3.082E-18- 3.0% 3.256E-18- 2.9% 4.085E-18- 2.7% 57 for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -5.850 -5.700 -5.550 -5.400 -5.250 j= 14 15 16 17 xbounds ( -1.000) 1.000 4.672E-18- 2.6% 6.707E-18- 2.3% 1.097E-17- 1.9% 1.995E-17- 1.4% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -5.250 -5.100 -4.950 -4.800 -4.650 j= 18 19 20 21 xbounds ( -1.000) 1.000 3.538E-17- 1.1% 5.343E-17- 0.9% 6.814E-17- 0.8% 8.131E-17- 0.7% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -4.650 -4.500 -4.350 -4.200 -4.050 j= 22 23 24 25 xbounds ( -1.000) 1.000 9.013E-17- 0.7% 9.818E-17- 2.3% 9.764E-17- 1.8% 9.906E-17- 1.1% 6MV115 Elec/positron planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 4.105E+01(1/cm**2) Photon planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 4.908E+04(1/cm**2) Elec/positron planar fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 3.355E+01(1/cm**2) Photon planar fluence scored in a 1cm**2 circle centered atz-axis on the phantom surface = 2.775E+04(1/cm**2) No ofparticles incident from phase space file = 600000000 No of particles incident from original source = 1999970816.0 DOSXYZnrc ($Revision: 1.45 $) Dose outputs (Dose/incident particlefrom original source, Gy) for z= 1.600 to 1.700 k= 58 ybounds: -4.050 -3.900 -3.750 -3.600 -3.450 j= 26 27 28 29 xbounds ( -1.000) 1.000 9.963E-17- 1.3% 9.892E-17- 0.9% 9.804E-17- 0.9% 9.820E-17- 0.7% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -3.450 -3.300 -3.150 -3.000 -2.850 j= 30 31 32 33 xbounds ( -1.000) 1.000 9.780E-17- 0.6% 9.680E-17- 0.7% 9.716E-17- 0.7% 9.652E-17- 0.7% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -2.850 -2.700 -2.550 -2.400 -2.250 j= 34 35 36 37 xbounds ( -1.000) 1.000 9.651E-17- 0.7% 9.700E-17- 0.6% 9.616E-17- 0.7% 9.636E-17- 0.7% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -2.250 -2.100 -1.950 -1.800 -1.650 j= 38 39 40 41 xbounds ( -1.000) 1.000 9.677E-17- 0.7% 9.575E-17- 0.7% 9.590E-17- 0.7% 9.474E-17- 0.7% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -1.650 -1.500 -1.350 -1.200 -1.050 j= 42 43 44 45 xbounds ( -1.000) 1.000 9.728E-17- 1.6% 9.765E-17- 1.8% 9.690E-17- 2.5% 9.450E-17- 1.1% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: -1.050 -0.900 -0.750 -0.600 -0.450 j= 46 47 48 49 xbounds ( -1.000) 1.000 9.428E-17- 0.7% 9.433E-17- 0.9% 9.408E-17- 0.7% 9.490E-17- 0.7% for z= ybounds: -0.450 1.600 to -0.300 1.700 k= -0.150 0.000 59 0.150 j= 50 51 52 53 xbounds ( -1.000) 1.000 9.433E-17- 0.7% 9.511E-17- 0.9% 9.384E-17- 0.7% 9.499E-17- 0.7% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 0.150 0.300 0.450 0.600 0.750 j= 54 55 56 57 xbounds ( -1.000) 1.000 9.439E-17- 0.7% 9.404E-17- 0.7% 9.433E-17- 0.7% 9.469E-17- 0.7% 6MV115 Elec/positron planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 4.105E+01(1/cm**2) Photon planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 4.908E+04(1/cm**2) Elec/positron planar fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 3.355E+01(1/cm**2) Photon planar fluence scored in a 1cm**2 circle centered atz-axis on the phantom surface = 2.775E+04(1/cm**2) No ofparticles incident from phase space file = 600000000 No of particles incident from original source = 1999970816.0 DOSXYZnrc ($Revision: 1.45 $) Dose outputs (Dose/incident particlefrom original source, Gy) for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 0.750 0.900 1.050 1.200 1.350 j= 58 59 60 61 xbounds ( -1.000) 1.000 9.446E-17- 0.7% 9.507E-17- 0.7% 9.505E-17- 0.7% 9.480E-17- 0.7% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 1.350 1.500 1.650 1.800 1.950 j= 62 63 64 65 xbounds ( -1.000) 1.000 9.534E-17- 0.7% 9.519E-17- 0.7% 9.488E-17- 0.7% 9.548E-17- 0.7% 60 for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 1.950 2.100 2.250 2.400 2.550 j= 66 67 68 69 xbounds ( -1.000) 1.000 9.561E-17- 0.7% 9.623E-17- 0.7% 9.639E-17- 0.7% 9.693E-17- 0.7% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 2.550 2.700 2.850 3.000 3.150 j= 70 71 72 73 xbounds ( -1.000) 1.000 9.674E-17- 0.7% 9.652E-17- 0.7% 9.773E-17- 0.7% 9.735E-17- 0.7% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 3.150 3.300 3.450 3.600 3.750 j= 74 75 76 77 xbounds ( -1.000) 1.000 9.729E-17- 0.7% 9.801E-17- 0.6% 9.739E-17- 0.6% 9.787E-17- 0.6% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 3.750 3.900 4.050 4.200 4.350 j= 78 79 80 81 xbounds ( -1.000) 1.000 9.791E-17- 0.6% 9.758E-17- 0.7% 9.774E-17- 0.6% 9.623E-17- 0.7% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 4.350 4.500 4.650 4.800 4.950 j= 82 83 84 85 xbounds ( -1.000) 1.000 9.549E-17- 0.7% 9.105E-17- 0.7% 8.183E-17- 0.7% 6.817E-17- 0.8% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 4.950 5.100 5.250 5.400 5.550 j= 86 87 88 89 xbounds ( -1.000) 1.000 5.257E-17- 0.9% 3.488E-17- 1.1% 1.957E-17- 1.4% 1.056E-17- 1.9% 61 6MV115 Elec/positron planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 4.105E+01(1/cm**2) Photon planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 4.908E+04(1/cm**2) Elec/positron planar fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 3.355E+01(1/cm**2) Photon planar fluence scored in a 1cm**2 circle centered atz-axis on the phantom surface = 2.775E+04(1/cm**2) No ofparticles incident from phase space file = 600000000 No of particles incident from original source = 1999970816.0 DOSXYZnrc ($Revision: 1.45 $) Dose outputs (Dose/incident particlefrom original source, Gy) for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 5.550 5.700 5.850 6.000 6.150 j= 90 91 92 93 xbounds ( -1.000) 1.000 6.500E-18- 2.3% 4.984E-18- 2.6% 3.842E-18- 2.7% 3.330E-18- 2.9% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 6.150 6.300 6.450 6.600 6.750 j= 94 95 96 97 xbounds ( -1.000) 1.000 3.036E-18- 3.1% 2.809E-18- 3.0% 2.732E-18- 3.2% 2.617E-18- 3.2% for z= 1.600 to 1.700 k= ybounds: 6.750 6.900 7.050 7.200 7.350 j= 98 99 100 101 xbounds ( -1.000) 1.000 2.512E-18- 3.4% 2.466E-18- 3.3% 2.374E-18- 3.4% 2.268E-18- 3.4% for z= 1.600 to 1.700 k= 62 ybounds: 7.350 7.500 7.650 25.000 j= 102 103 104 xbounds ( -1.000) 1.000 2.174E-18- 3.5% 2.120E-18- 3.7% 4.152E-19- 3.1% Elec/positron planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 4.105E+01(1/cm**2) Photon planar energy fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axison the phantom surface = 4.908E+04(1/cm**2) Elec/positron planar fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 3.355E+01(1/cm**2) Photon planar fluence scored in a 1cm**2 circle centered at z-axis on the phantom surface = 2.775E+04(1/cm**2) No of particles incident from phase space file = 600000000 No of particles incident fromoriginal source = 1999970816.0 DOSXYZnrc ($Revision: 1.45 $) Dose outputs (Dose/incident particle from original source, Gy) The dose values in voxels had error > 50% and have been zeroed in the 3ddose file Total CPU time for this run = 26959.1 s = 7.489 hr END OF RUN Jun 08 2015 15:26:12 63 64 [...]... phantom hay cơ thể bệnh nhân, nó để lại liều hấp thụ có giá trị Ds Khi tiếp tục đi sâu vào trong phantom liều tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị cực đại Dmax, và sau đó giảm cho tới giá trị Dex ở cạnh lối ra của cơ thể bệnh nhân hay phantom [12] Hình 2.7 Phân bố liều theo độ sâu trong phantom hay bệnh nhân [12] Ds là liều hấp thụ tại bề mặt, Dex là liều hấp thụ ở cạnh lối ra của phantom, Dmax là liều. .. Một số tham số liên quan tới tính toán và đánh giá phân bố liều hấp thụ trong phantom: phần trăm liều theo độ sâu (Percentage Depth Dose - PDD), tỉ số mô - phantom (Tissue Phantom Ratio TPR), tỉ số mô cực đại (Tissue Maximum Ratio - TMR), tỉ số lệch trục (Off - Axis Ratio OAR) và độ phẳng chùm tia 2.4.1 Phần trăm liều theo độ sâu Liều hấp thụ trên bệnh nhân (hay phantom) biến đổi theo độ sâu Sự biến đổi... sát đặc trƣng sự phân bố liều hấp thụ trong phantom nƣớc tạo bởi chùm photon 6 MV phát ra từ máy gia tốc tuyến tính Sau đó so sánh kết quả mô phỏng với kết quả thực nghiệm Ngoài ra, khảo sự ảnh hƣởng cấu tạo của bộ lọc phẳng (flattening filter) tới chất lƣợng của chùm tia và giá trị liều hấp thụ thu đƣợc 3.1 Sử dụng BEAMnrc mô phỏng đầu máy gia tốc 3.1.1 Mô hình đầu máy gia tốc tuyến tính Cấu tạo của... đầy đủ các thông tin về liều theo độ sâu, theo phƣơng ngang, số lịch sử hạt, thời gian thực hiện, cấu tạo hình học phantom …[15] 2.4 Các đại lƣợng trong tính toán và khảo sát phân bố liều Vì phép đo liều trực tiếp trên cơ thể bệnh nhân khó thực hiện và không đảm bảo an toàn cho bệnh nhân nên trên thực tế để tính liều hấp thụ đối với bệnh nhân ngƣời ta dựa vào bộ số liệu đo trong phantom đã đƣợc kiểm chuẩn... tới bề mặt SSD = 100 cm Khi photon ở độ sâu lớn hơn độ sâu cực đại thì TPR là giá trị hệ số suy giảm, tuân theo quy luật hàm mũ của đƣờng cong liều hấp thụ [8] TPR20/10 = 1,2661 × PDD20/10  0,0595 (2.3) PDD20/10 là tỉ số phần trăm liều hấp thụ tại độ sâu 20 cm và độ sâu 10 cm [10] 17 2.4.3 Liều hấp thụ và kerma Liều hấp thụ D theo định nghĩa là năng lƣợng do các electron thứ cấp bỏ lại trong vật chất,... va chạm Kcol 2.4.4 Sự hình thành liều hấp thụ gây bởi chùm photon Chùm photon truyền trong chân không hay không khí tuân theo quy luật bình phƣơng nghịch đảo Tuy nhiên khi chùm photon truyền trong phantom hay cơ thể bệnh nhân thì không tuân theo quy luật trên vì còn chịu ảnh hƣởng bởi sự tán xạ chùm tia trong các môi trƣờng này Vì vậy việc xác định sự phân bố liều hấp thụ trong cơ thể bệnh nhân trở nên... toán liều là thiết lập sự biến đổi liều theo độ sâu dọc theo trục trung tâm của chùm tia Phần trăm liều theo độ sâu (PDD) đƣợc biểu thị dƣới dạng phần trăm, là tỉ số liều hấp thụ tại độ sâu bất kỳ (d) trên liều hấp thụ tại độ sâu tham chiếu (d0), dọc theo trục trung tâm của chùm tia (xem hình 2.5) Phần trăm liều theo độ sâu [10]: PDD = D(d) × 100% D(d 0 ) (2.1) Hình 2.5 Mô tả cách tính phần trăm liều. .. là liều hấp thụ cực đại (thƣờng đƣợc chuẩn hóa về 100%), β là tỉ số giữa liều hấp thụ và kerma va chạm 19 Kerma lớn nhất tại bề mặt và giảm theo độ sâu, liều hấp thụ lúc đầu gia tăng đến một giá trị lớn nhất sau đó giảm cùng tốc độ với kerma - Vùng liều hình thành giữa bề mặt d = 0 và độ sâu d = dmax gọi là vùng buildup, vùng này là kết quả của những hạt thứ cấp (electon và positron) đƣợc tạo bởi những... (electon và positron) đƣợc tạo bởi những tƣơng tác của photon với phantom (hiệu ứng quang điện, tán xạ compton, tạo cặp) và sau đó bỏ lại năng lƣợng trên phantom Trong vùng này, liều hấp thụ nhỏ hơn kerma, sự cân bằng electron không xảy ra β = D/Kcol < 1 (2.6) - Tại vùng liều hấp thụ đạt cực đại, xảy ra sự cân bằng electron, năng lƣợng hấp thụ trong thể tích đúng bằng năng lƣợng mà các photon đã bỏ trong... có liều cực đại dmax phụ thuộc vào năng lƣợng chùm tia và kích thƣớc trƣờng chiếu, kích thƣớc trƣờng chiếu thƣờng bỏ qua vì nó gây ảnh hƣởng nhỏ [10] 2.4.5 Tỉ số lệch trục và độ phẳng chùm tia Phân bố liều dọc theo trục trung tâm chỉ là một phần thông tin đƣợc yêu cầu để tính toán độ chính xác sự phân bố liều cho bệnh nhân Sự kết hợp giữa phân bố liều dọc trục trung tâm và phƣơng ngang tạo nên sự phân ... TẮT Ý nghĩa Các ký hiệu D Liều hấp thụ Dmax Liều hấp thụ cực đại Dex Liều hấp thụ lối phantom Ds Liều hấp thụ bề mặt phantom F Độ phẳng chùm tia Imax Imin Phần trăm liều lớn khoảng 80% kích thƣớc... liều theo độ sâu phantom hay bệnh nhân [12] Ds liều hấp thụ bề mặt, Dex liều hấp thụ cạnh lối phantom, Dmax liều hấp thụ cực đại (thƣờng đƣợc chuẩn hóa 100%), β tỉ số liều hấp thụ kerma va chạm... 3.11 Hình 3.11 Đƣờng cong phân bố liều theo độ sâu mô thực nghiệm Nhận xét: Liều hấp thụ bề mặt thấp so với liều hấp thụ độ sâu cực đại dmax Theo mô giá trị liều hấp thụ đạt cực đại độ sâu dmax