Áp dụng chương trình penelope để mô phỏng phân bố liều trong xạ trị proton

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN THỊ THÙY DUNG ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PENELOPE ĐỂ MƠ PHỎNG PHÂN BỐ LIỀU TRONG XẠ TRỊ PROTON Chuyên ngành: Vật Lý Kỹ Thuật Mã số: 60 52 04 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS Lý Anh Tú Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 28 tháng 07 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG Trang Áp dụng chương trình Penelope để mô phân bố liều xạ trị proton TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày 14 tháng năm 2018 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN THỊ THÙY DUNG MSHV: 7140319 Nơi sinh: Sóc Trăng Ngày, tháng, năm sinh: 07/07/1989 Chuyên ngành: Vật lý Kỹ thuật MN: 60 52 04 01 1- TÊN ĐỀ TÀI: ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH PENELOPE ĐỂ MÔ PHỎNG PHÂN BỐ LIỀU TRONG XẠ TRỊ PROTON 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: • Trình bày lý thuyết về: đặc điểm chùm tia proton, đặc điểm chùm tia proton dùng xạ trị, sở lý thuyết phương pháp Monte Carlo mô proton, so sánh phương pháp xạ trị proton với phương pháp khác • Sử dụng Penelope để mơ tính toán phân bố liều chùm proton phantom Sử dụng Origin để xử lý tín hiệu đầu chương trình Penelope 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18-01-2018 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 14-7-2018 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lý Anh Tú Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) Trang Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập khoa Khoa học Ứng dụng chuyên ngành Vật lý Kỹ thuật, trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, tơi giảng dạy tận tình thầy Tơi muốn gửi lời cảm ơn đến tất thầy cô giảng dạy suốt thời gian học tập trường Tôi muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Lý Anh Tú, người định hình cho tơi hướng để lựa chọn đề tài tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến tất thầy cô hội đồng đọc, nhận xét, góp ý giúp tơi hồn chỉnh luận văn Tôi gửi lời cảm ơn đến bạn Nguyễn Anh Duy có ý kiến đóng góp quý báu nhiệt tình trình thực luận văn Lời cuối xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè tơi, người ủng hộ, động viên suốt thời gian qua TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 Nguyễn Thị Thùy Dung Trang Áp dụng chương trình Penelope để mô phân bố liều xạ trị proton TÓM TẮT Trong năm gần đây, với phát triển nhanh chóng cơng nghệ, y học có có nhiều bước tiến quan trọng điều trị Rất rõ để nhìn thấy rằng, ngày nhiều liệu pháp sử dụng để giúp bệnh nhân thoát khỏi số bệnh nguy hiểm đặc biệt bệnh ung thư, liệu pháp bật xạ trị proton Với trình bày lý thuyết đặc điểm vật lý sinh học chùm proton đặc điểm chúng sử dụng xạ trị, luận án trình bày phương pháp Monte Carlo mơ proton so sánh liệu pháp xạ trị proton với phương khác Bằng cách này, chương trình PENH Penelope sử dụng để mô phân bố liều chùm proton loại phantom với mức lượng khác Kết nghiên cứu cho thấy chương trình PENH phù hợp để mơ chùm proton Từ khóa: proton, Penelope, PENH, Bragg, mơ ABSTRACT In recent years, with rapidly increasing technology there are numerous significant advances in medical treatments It’s obvious to see that more and more kinds of nuclear therapy are used to treat many dangerous diseases especially many types of cancer, and one of outstanding method is proton radiation therapy Based a brief summary of physical and biological principles of proton beams as well as their characteristics used in radiation therapy, this thesis present the proton simulation using Monte Carlo method and comparison of proton radiation therapy with others In this content, Penelope's PENH program is used to simulate the distribution of proton beams doses in phantom types with different energies The results of this study show that the PENH program is well suited to simulate a proton beam Key words: proton, Penelope, PENH, Bragg, simulation Trang Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng, luận văn thạc sĩ khoa học “ Áp dụng chương trình Penelope để mô phân bố liều xạ trị proton”là cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những số liệu sử dụng luận văn trung thực rõ nguồn trích dẫn Kết nghiên cứu chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu từ trước đến Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng năm 2018 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Thị Thùy Dung Trang Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU .11 DANH MỤC HÌNH VẼ 12 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 14 MỞ ĐẦU 15 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 17 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ UNG THƯ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU TRỊ: 18 1.1 Tổng quan ung thư: 18 1.1.1 Ung thư: 18 1.1.2 Các nguyên nhân gây bệnh ung thư: 19 1.1.3 Thực trạng bệnh ung thư [4] .19 1.2 Các phương pháp điều trị bệnh ung thư [2] 20 1.2.1 Phẫu thuật: 20 1.2.2 Hóa trị: 21 1.2.3 Xạ trị: 21 1.2.4 Phương pháp phối hợp: 22 CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ PROTON VÀ PHƯƠNG PHÁP XẠ TRỊ PROTON: 23 2.1 Tổng quan proton: 23 2.1.1 Proton: 23 2.1.2 Tương tác proton với vật chất: 23 2.1.2.1 Tiêu hao lượng kích thích ion hóa [7] 24 2.1.2.2 Tiêu hao lượng tương tác hạt nhân: 25 2.1.2.3 Tương tác tán xạ: 26 2.1.2.4 Quan hệ độ dài đường lượng proton: 27 2.1.2.5 Độ lượng riêng: 28 2.1.2.6 Proton thâm nhập vào mô: 30 2.1.2.7 Liều proton phép đo liều proton: 31 2.1.3 Tác dụng sinh học proton: 33 2.1.3.1 Cơ chế tác động proton: .33 Trang Áp dụng chương trình Penelope để mô phân bố liều xạ trị proton 2.1.3.2 Các mối quan hệ liều lượng – đáp ứng: 34 2.1.3.3 Hệ số truyền tải lượng tuyến tính: 35 2.1.3.4 Hiệu suất sinh học tương đối: 35 2.1.3.5 Cơ sở lý luận cho việc sử dụng proton với RBE 1.1 lâm sàng: 36 2.1.3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến RBE: .37 2.1.3.7 Giá trị liều sinh học đồng tương đương: 38 2.2 Phương pháp xạ trị proton: .39 2.2.1 Tình hình nghiên cứu: 39 2.2.2 Phương pháp tạo chùm tia proton [5]: 40 2.2.2.1 Nguồn proton: 40 2.2.2.2 Máy gia tốc proton: 40 2.2.3 Đặc điểm chùm tia proton: 46 2.2.3.1 Hệ thống vận chuyển chùm tia [6]: 46 2.2.3.2 Hệ thông che chắn vận chuyển chùm tia: 47 2.2.3.3 Phân phối liều proton: .48 2.2.3.4 Thông số kỹ thuật chùm tia: .48 2.2.3.5 Năng lượng chùm tia xử lý chùm tia:[6] 49 2.2.3.6 Kích thước trường: 50 2.2.3.7 Suất liều: 50 2.2.4 So sánh xạ trị proton phương pháp xạ trị khác: 52 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP MONTE CARLO VÀ CHƯƠNG TRÌNH PENELOPE: 56 3.1 Phương pháp Monte Carlo [6]: .56 3.1.1 Thuật toán mã Monte Carlo cho vận chuyển proton: 56 3.1.1.1 Phương pháp Monte Carlo: 56 3.1.1.2 Theo dõi hạt sử dụng Monte Carlo 56 3.1.1.3 Xử lý hạt thứ cấp: 57 3.1.1.4 Định nghĩa vật lý proton: 58 31.1.5 Dữ liệu đầu vào, đầu mô Monte Carlo: .59 3.1.1.6 Mã Monte Carlo: .60 3.1.2 Độ xác mã Monte Carlo: 60 3.1.2.1 Sai số mô hình vật lý: 60 3.1.2.2 Độ không chắn số vật liệu: 61 Trang Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton 3.1.2.3 Phép đo xác nhận tính tốn liều proton: 61 3.1.2.4 Phép đo xác nhận cho tương tác hạt nhân proton: .61 3.1.3 Sử dụng phương pháp Monte Carlo để nghiên cứu hiệu ứng tán xạ proton: 62 3.1.4 Việc sử dụng Monte Carlo cho thiết kế đường chùm tia: 62 3.1.5 Việc sử dụng Monte Carlo để đảm bảo chất lượng: 62 3.1.6 Các ứng dụng khác phương pháp Monte Carlo: .63 CHƯƠNG MƠ PHỎNG VÀ TÍNH PHÂN BỐ LIỀU THEO ĐỘ SÂU CỦA CHÙM TIA PROTON: 63 4.1 Cơ sở lý thuyết [36]: .63 4.1.1 Các khái niệm bản: 64 4.1.2 Va chạm đàn hồi: .65 4.1.2.1 Mặt cắt vi phân CM: 65 4.1.2.2 Mặt cắt ngang khung L: .71 4.1.3 Mô va chạm đàn hồi cứng: 75 4.1.3 Va chạm không đàn hồi: 77 4.1.3.1 Mơ hình GOS Sternheimer – Liljequist: 79 4.1.3.2 Năng lượng dừng proton lượng cao: 83 4.1.3.3 Mô va chạm không đàn hồi cứng 83 4.1.3.4 Tán xạ electron nguyên tử: 84 4.1.3.5 Sắp xếp lại thành giá trị tham chiếu 86 4.1.4 Cơ chế mô vận chuyển hỗn hợp .88 4.1.5 Mô kiện mềm .88 4.1.6 Hấp thụ hạt nhân: .89 4.2 Tổng quan chương trình PENELOPE [44]: 90 4.2.1 Giới thiệu chương trình .90 4.2.2 Cấu trúc chương trình PENELOPE 91 4.2.2.1 Cơ sở liệu file vật chất nhập vào: 91 4.2.2.2 Cấu trúc chương trình (MAIN program) 93 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 98 5.1 Đặt vấn đề: 98 5.2 Mơ tả đặc tính chùm proton phantom: .99 5.2.1 Đặc tính chùm proton: .99 Trang Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton 5.2.2 Đặc tính phantom: .99 5.3 Các bước thực mô phỏng: .100 5.4 Mục đích mơ phỏng: .100 5.5 Kết mô nhận xét: 100 5.5.1 So sánh kết luận văn với kết E Sterpin đồng 100 5.5.2 Sự phụ thuộc phân bố liều theo lượng proton: .102 5.5.2.1 Đối với chùm proton 100MeV: .102 5.5.2.2 Đối với chùm proton 150MeV: .103 5.5.2.3 Đối với chùm proton 250MeV: .104 5.5.2.4 Nhận xét: 105 5.5.3 Sự phụ thuộc phân bố liều theo vật liệu: 106 5.5.3.1 Đối với phantom nước: 106 5.5.3.2 Đối với phantom mô: 107 5.5.3.3 Đối với phantom xương: 107 5.5.3.4 Đối với phantom vân: .108 5.5.3.5 Nhận xét: 109 5.5.3 Sự phụ thuộc phân bố liều vào khoảng cách từ nguồn đến phantom: .112 5.5.3.1 Đối với khoảng cách 0cm: 112 5.3.3.4 Đối với khoảng cách 10cm: 112 5.5.3.2 Đối với khoảng cách 20cm: 113 5.5.3.3 Đối với khoảng cách 40cm: 113 5.5.3.4 Nhận xét: 114 5.6 Kết luận: 114 5.7 Hướng phát triển đề tài: 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG .120 PHỤ LỤC 121 1.Phân bố liều chùm proton 100MeV, phantom nước: 121 2.Phân bố liều chùm proton 100MeV, phantom cơ: 124 3.Phân bố liều chùm proton 100MeV, phantom mô: 127 4.Phân bố liều chùm proton 150MeV, phantom mô: 131 5.Phân bố liều chùm proton 250MeV, phantom mô: 134 6.Phân bố liều chùm proton 100MeV, phantom xương: 137 Trang Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton | upbound | | 1.363148E-03 | 5.370272E-02 | 2.354155E-04 | 0.000000E+00 | | +- 5.7E-04 | +- 3.7E-03 | +- 2.4E-04 | +- 0.0E+00 | | downbound | 1.359743E-03 | 7.960044E-02 | 8.969838E-05 | 0.000000E+00 | | | +- 5.0E-04 | +- 4.5E-03 | +- 1.4E-04 | +- 0.0E+00 | | absorbed | | 5.095559E-01 | 6.789634E-02 | 1.097396E-02 | 0.000000E+00 | | +- 1.5E-02 | +- 4.5E-03 | +- 1.5E-03 | +- 0.0E+00 | Average final energy: Upbound particles 7.758200E+06 +- 8.1E+05 eV Downbound particles 2.125093E+06 +- 2.5E+05 eV Mean value of the polar cosine of the exit direction: Upbound particles 7.055175E-01 +- 6.2E-02 Downbound particles -5.218945E-01 +- 4.9E-02 Mean value of the polar angle of the exit direction: Upbound particles 4.124052E+01 +- 4.0E+00 deg Downbound particles 1.244863E+02 +- 9.9E+00 deg Average deposited energies (bodies): Body 9.792399E+07 +- 1.2E+05 eV (effic = 2.26E+04) Maximum dose 1.348696E+06 +- 7.2E+03 eV/g (effic = 1.14E+03) Last random seeds = 1846472152 , 758534448 3.Phân bố liều chùm proton 100MeV, phantom mô: File penhmain.dat đầu vào: >>>>>> Source description Primary particles: protons Trang 127 Áp dụng chương trình Penelope để mô phân bố liều xạ trị proton Initial energy = 1.000000E+08 eV Coordinates of center: SX0 = 0.000000E+00 cm SY0 = 0.000000E+00 cm SZ0 = 0.000000E+00 cm *** Conical beam: Beam axis direction: THETA = 0.000000E+00 deg PHI = 0.000000E+00 deg Beam aperture: ALPHA = 0.000000E+00 deg >>>>>> Material data and simulation parameters **** 1st material Material data file: tissue.mat Electron absorption energy = 2.000000E+05 eV Photon absorption energy = 5.000000E+04 eV Positron absorption energy = 2.000000E+05 eV Electron-positron simulation parameters: C1 = 2.000000E-01, C2 = 2.000000E-01 Wcc = 1.000000E+05 eV, Wcr = 1.000000E+04 eV Proton absorption energy = 1.000000E+04 eV Proton simulation parameters: C1 = 2.000000E-01, C2 = 2.000000E-01 Wcc = 1.000000E+05 eV, Wcr = 1.000000E+05 eV >>>>>> Geometry definition PENGEOM's geometry file: box.geo Maximum allowed step lengths of electrons and positrons and local absorption energies (non-void bodies) Trang 128 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Body DSMAX(IB) IB (cm) EABSB(1,IB) EABSB(2,IB) EABSB(3,IB) EABSB(4,IB) (eV) (eV) (eV) (eV) 1.000000E+20 2.000000E+05 5.000000E+04 2.000000E+05 1.000000E+05 >>>>>> Energy and angular distributions of emerging particles E: NBE = 200, EMIN = 1.000000E+04 eV, EMAX = 2.500000E+08 eV (linear scale, uniform bin width) Theta: NBTH = 90 (linear scale) Phi: NBPH = >>>>>> Dose distribution in a box XL = -3.005000E+01 cm, XU = 3.005000E+01 cm, NDBX = 11 YL = -3.005000E+01 cm, YU = 3.005000E+01 cm, NDBY = 11 ZL = 0.000000E+00 cm, ZU = 4.000000E+01 cm, NDBZ = 251 >>>>>> Job characteristics Resume simulation from previous dump file: dump.dat Write final counter values on the dump file: dump.dat Dumping period: DUMPP = 6.000000E+01 Random-number generator seeds = 1, Number of showers to be simulated = 2.000000E+09 Computation time available = 3.000000E+02 sec File penhmain_res.dat đầu ra: Simulation time 2.818750E+02 sec Simulation speed 3.937596E+02 showers/sec Simulated primary showers 1.109910E+05 Primary particles: protons Trang 129 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Upbound primary particles 2.661061E+03 Downbound primary particles 2.846642E+03 Absorbed primary particles 1.118556E+05 Upbound fraction 2.397547E-02 +- 2.2E-03 Downbound fraction 2.564751E-02 +- 2.4E-03 Absorption fraction 1.007790E+00 +- 1.3E-03 Secondary-particle generation probabilities: | electrons | photons | positrons | protons | | upbound | | 1.430632E-03 | 5.112848E-02 | 1.838037E-04 | 0.000000E+00 | | +- 5.2E-04 | +- 3.3E-03 | +- 2.0E-04 | +- 0.0E+00 | | downbound | 1.404376E-03 | 7.526817E-02 | 5.692522E-05 | 0.000000E+00 | | | +- 4.8E-04 | +- 4.0E-03 | +- 7.5E-05 | +- 0.0E+00 | | absorbed | | 4.800558E-01 | 5.913039E-02 | 1.011823E-02 | 0.000000E+00 | | +- 1.3E-02 | +- 3.8E-03 | +- 1.4E-03 | +- 0.0E+00 | Average final energy: Upbound particles 8.112853E+06 +- 7.5E+05 eV Downbound particles 2.050348E+06 +- 2.2E+05 eV Mean value of the polar cosine of the exit direction: Upbound particles 7.183733E-01 +- 5.7E-02 Downbound particles -5.490327E-01 +- 4.9E-02 Mean value of the polar angle of the exit direction: Upbound particles 4.003524E+01 +- 3.4E+00 deg Trang 130 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Downbound particles 1.264240E+02 +- 9.7E+00 deg Average deposited energies (bodies): Body 9.786572E+07 +- 1.1E+05 eV (effic = 2.56E+04) Maximum dose 1.273573E+06 +- 5.9E+03 eV/g (effic = 1.47E+03) Last random seeds = 1847883016 , 485019303 4.Phân bố liều chùm proton 150MeV, phantom mô: File penhmain.dat đầu vào: >>>>>> Source description Primary particles: protons Initial energy = 1.500000E+08 eV Coordinates of center: SX0 = 0.000000E+00 cm SY0 = 0.000000E+00 cm SZ0 = 0.000000E+00 cm *** Conical beam: Beam axis direction: THETA = 0.000000E+00 deg PHI = 0.000000E+00 deg Beam aperture: ALPHA = 0.000000E+00 deg >>>>>> Material data and simulation parameters **** 1st material Material data file: tissue.mat Electron absorption energy = 2.000000E+05 eV Photon absorption energy = 5.000000E+04 eV Positron absorption energy = 2.000000E+05 eV Electron-positron simulation parameters: C1 = 2.000000E-01, C2 = 2.000000E-01 Wcc = 1.000000E+05 eV, Wcr = 1.000000E+04 eV Trang 131 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Proton absorption energy = 1.000000E+04 eV Proton simulation parameters: C1 = 2.000000E-01, C2 = 2.000000E-01 Wcc = 1.000000E+05 eV, Wcr = 1.000000E+05 eV >>>>>> Geometry definition PENGEOM's geometry file: box.geo Maximum allowed step lengths of electrons and positrons and local absorption energies (non-void bodies) Body DSMAX(IB) IB (cm) EABSB(1,IB) EABSB(2,IB) EABSB(3,IB) EABSB(4,IB) (eV) (eV) (eV) (eV) 1.000000E+20 2.000000E+05 5.000000E+04 2.000000E+05 1.000000E+05 >>>>>> Energy and angular distributions of emerging particles E: NBE = 200, EMIN = 1.000000E+04 eV, EMAX = 2.500000E+08 eV (linear scale, uniform bin width) Theta: NBTH = 90 (linear scale) Phi: NBPH = >>>>>> Dose distribution in a box XL = -3.005000E+01 cm, XU = 3.005000E+01 cm, NDBX = 11 YL = -3.005000E+01 cm, YU = 3.005000E+01 cm, NDBY = 11 ZL = 0.000000E+00 cm, ZU = 4.000000E+01 cm, NDBZ = 251 >>>>>> Job characteristics Trang 132 Áp dụng chương trình Penelope để mô phân bố liều xạ trị proton Resume simulation from previous dump file: dump.dat Write final counter values on the dump file: dump.dat Dumping period: DUMPP = 6.000000E+01 Random-number generator seeds = 1, Number of showers to be simulated = 2.000000E+09 Computation time available = 3.000000E+02 sec File penhmain_res.dat đầu ra: Simulation time 2.791094E+02 sec Simulation speed 2.870703E+02 showers/sec Simulated primary showers 8.012400E+04 Primary particles: protons Upbound primary particles 6.925122E+03 Downbound primary particles 4.238424E+03 Absorbed primary particles 8.237702E+04 Upbound fraction 8.643006E-02 +- 5.9E-03 Downbound fraction 5.289831E-02 +- 4.8E-03 Absorption fraction 1.028119E+00 +- 3.5E-03 Secondary-particle generation probabilities: | electrons | photons | positrons | protons | | upbound | | 6.314757E-03 | 1.601797E-01 | 1.342902E-03 | 0.000000E+00 | | +- 1.7E-03 | +- 9.0E-03 | +- 7.8E-04 | +- 0.0E+00 | | downbound | 2.267920E-03 | 1.654539E-01 | 1.026154E-04 | 0.000000E+00 | | | +- 9.5E-04 | +- 8.4E-03 | +- 2.0E-04 | +- 0.0E+00 | Trang 133 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton | absorbed | | 4.654050E+00 | 1.834111E-01 | 3.234630E-02 | 0.000000E+00 | | +- 3.8E-02 | +- 9.9E-03 | +- 3.6E-03 | +- 0.0E+00 | Average final energy: Upbound particles 1.118228E+07 +- 8.6E+05 eV Downbound particles 2.501625E+06 +- 2.8E+05 eV Mean value of the polar cosine of the exit direction: Upbound particles 7.475685E-01 +- 4.7E-02 Downbound particles -5.361248E-01 +- 5.0E-02 Mean value of the polar angle of the exit direction: Upbound particles 3.738363E+01 +- 2.6E+00 deg Downbound particles 1.255319E+02 +- 1.0E+01 deg Average deposited energies (bodies): Body 1.452457E+08 +- 2.8E+05 eV (effic = 8.47E+03) Maximum dose 9.380776E+05 +- 8.5E+03 eV/g (effic = 3.94E+02) Last random seeds = 1583348424 , 361441889 5.Phân bố liều chùm proton 250MeV, phantom mô: File penhmain.dat đầu vào: >>>>>> Source description Primary particles: protons Initial energy = 2.500000E+08 eV Coordinates of center: SX0 = 0.000000E+00 cm SY0 = 0.000000E+00 cm SZ0 = 0.000000E+00 cm *** Conical beam: Beam axis direction: THETA = 0.000000E+00 deg PHI = 0.000000E+00 deg Trang 134 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Beam aperture: ALPHA = 0.000000E+00 deg >>>>>> Material data and simulation parameters **** 1st material Material data file: tissue.mat Electron absorption energy = 2.000000E+05 eV Photon absorption energy = 5.000000E+04 eV Positron absorption energy = 2.000000E+05 eV Electron-positron simulation parameters: C1 = 2.000000E-01, C2 = 2.000000E-01 Wcc = 1.000000E+05 eV, Wcr = 1.000000E+04 eV Proton absorption energy = 1.000000E+04 eV Proton simulation parameters: C1 = 2.000000E-01, C2 = 2.000000E-01 Wcc = 1.000000E+05 eV, Wcr = 1.000000E+05 eV >>>>>> Geometry definition PENGEOM's geometry file: box.geo Maximum allowed step lengths of electrons and positrons and local absorption energies (non-void bodies) Body DSMAX(IB) IB (cm) EABSB(1,IB) EABSB(2,IB) EABSB(3,IB) EABSB(4,IB) (eV) (eV) (eV) (eV) 1.000000E+20 2.000000E+05 5.000000E+04 2.000000E+05 1.000000E+05 >>>>>> Energy and angular distributions of emerging particles E: NBE = 200, EMIN = 1.000000E+04 eV, EMAX = 2.500000E+08 eV (linear scale, uniform bin width) Trang 135 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Theta: NBTH = 90 (linear scale) Phi: NBPH = >>>>>> Dose distribution in a box XL = -3.005000E+01 cm, XU = 3.005000E+01 cm, NDBX = 11 YL = -3.005000E+01 cm, YU = 3.005000E+01 cm, NDBY = 11 ZL = 0.000000E+00 cm, ZU = 4.000000E+01 cm, NDBZ = 251 >>>>>> Job characteristics Resume simulation from previous dump file: dump.dat Write final counter values on the dump file: dump.dat Dumping period: DUMPP = 6.000000E+01 Random-number generator seeds = 1, Number of showers to be simulated = 2.000000E+09 Computation time available = 3.000000E+02 sec File penhmain-res.dat đầu ra: Simulation time 2.763438E+02 sec Simulation speed 1.412625E+02 showers/sec Simulated primary showers 3.903700E+04 Primary particles: protons Upbound primary particles 7.514971E+03 Downbound primary particles 1.120954E+03 Absorbed primary particles 4.019119E+04 Upbound fraction 1.925089E-01 +- 1.2E-02 Downbound fraction 2.871518E-02 +- 3.9E-03 Absorption fraction 1.029567E+00 +- 4.3E-03 Secondary-particle generation probabilities: Trang 136 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton | electrons | photons | positrons | protons | | upbound | | 1.383681E-02 | 2.901277E-01 | 3.343820E-03 | 0.000000E+00 | | +- 3.2E-03 | +- 1.6E-02 | +- 1.5E-03 | +- 0.0E+00 | | downbound | 1.937836E-03 | 1.601734E-01 | 1.290851E-04 | 0.000000E+00 | | | +- 8.6E-04 | +- 9.8E-03 | +- 1.9E-04 | +- 0.0E+00 | | absorbed | | 1.657546E+01 | 2.329996E-01 | 3.675036E-02 | 0.000000E+00 | | +- 9.5E-02 | +- 1.4E-02 | +- 4.7E-03 | +- 0.0E+00 | Average final energy: Upbound particles 1.130692E+07 +- 7.7E+05 eV Downbound particles 3.648414E+06 +- 6.1E+05 eV Mean value of the polar cosine of the exit direction: Upbound particles 7.563038E-01 +- 4.2E-02 Downbound particles -5.228690E-01 +- 6.8E-02 Mean value of the polar angle of the exit direction: Upbound particles 3.696023E+01 +- 2.2E+00 deg Downbound particles 1.246876E+02 +- 1.3E+01 deg Average deposited energies (bodies): Body 2.309454E+08 +- 1.0E+06 eV (effic = 1.68E+03) Maximum dose 5.195027E+05 +- 9.4E+03 eV/g (effic = 9.93E+01) Last random seeds = 1991950782 , 32213533 6.Phân bố liều chùm proton 100MeV, phantom xương: * File penhmain.dat đầu vào: Trang 137 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton >>>>>> Source description Primary particles: protons Initial energy = 1.000000E+08 eV Coordinates of center: SX0 = 0.000000E+00 cm SY0 = 0.000000E+00 cm SZ0 = 0.000000E+00 cm *** Conical beam: Beam axis direction: THETA = 0.000000E+00 deg PHI = 0.000000E+00 deg Beam aperture: ALPHA = 0.000000E+00 deg >>>>>> Material data and simulation parameters **** 1st material Material data file: bone_compact.mat Electron absorption energy = 2.000000E+05 eV Photon absorption energy = 5.000000E+04 eV Positron absorption energy = 2.000000E+05 eV Electron-positron simulation parameters: C1 = 2.000000E-01, C2 = 2.000000E-01 Wcc = 1.000000E+05 eV, Wcr = 1.000000E+04 eV Proton absorption energy = 1.000000E+04 eV Proton simulation parameters: C1 = 2.000000E-01, C2 = 2.000000E-01 Wcc = 1.000000E+05 eV, Wcr = 1.000000E+05 eV >>>>>> Geometry definition PENGEOM's geometry file: box.geo Trang 138 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Maximum allowed step lengths of electrons and positrons and local absorption energies (non-void bodies) Body DSMAX(IB) IB (cm) EABSB(1,IB) EABSB(2,IB) EABSB(3,IB) EABSB(4,IB) (eV) (eV) (eV) (eV) 1.000000E+20 2.000000E+05 5.000000E+04 2.000000E+05 1.000000E+05 >>>>>> Energy and angular distributions of emerging particles E: NBE = 200, EMIN = 1.000000E+04 eV, EMAX = 2.500000E+08 eV (linear scale, uniform bin width) Theta: NBTH = 90 (linear scale) Phi: NBPH = >>>>>> Dose distribution in a box XL = -3.005000E+01 cm, XU = 3.005000E+01 cm, NDBX = 11 YL = -3.005000E+01 cm, YU = 3.005000E+01 cm, NDBY = 11 ZL = 0.000000E+00 cm, ZU = 3.000000E+01 cm, NDBZ = 251 >>>>>> Job characteristics Resume simulation from previous dump file: dump.dat Write final counter values on the dump file: dump.dat Dumping period: DUMPP = 6.000000E+01 Random-number generator seeds = 1, Number of showers to be simulated = 2.000000E+09 Computation time available = 3.000000E+02 sec * File penhmain-res.dat đầu ra: Simulation time 2.961406E+02 sec Simulation speed 2.743190E+02 showers/sec Trang 139 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Simulated primary showers 8.123700E+04 Primary particles: protons Upbound primary particles 9.207780E+02 Downbound primary particles 3.137376E+03 Absorbed primary particles 8.256717E+04 Upbound fraction 1.133447E-02 +- 2.0E-03 Downbound fraction 3.862004E-02 +- 3.7E-03 Absorption fraction 1.016374E+00 +- 2.4E-03 Secondary-particle generation probabilities: | electrons | photons | positrons | protons | | upbound | | 9.749719E-04 | 2.859210E-02 | 1.108310E-04 | 0.000000E+00 | | +- 5.6E-04 | +- 3.3E-03 | +- 2.1E-04 | +- 0.0E+00 | | downbound | 2.038420E-03 | 8.894435E-02 | 1.866830E-04 | 0.000000E+00 | | | +- 7.6E-04 | +- 5.5E-03 | +- 2.1E-04 | +- 0.0E+00 | | absorbed | | 6.953350E-01 | 1.733854E-01 | 2.079886E-02 | 0.000000E+00 | | +- 2.4E-02 | +- 9.5E-03 | +- 2.6E-03 | +- 0.0E+00 | Average final energy: Upbound particles 9.385434E+06 +- 1.6E+06 eV Downbound particles 1.973308E+06 +- 2.5E+05 eV Mean value of the polar cosine of the exit direction: Upbound particles 7.253066E-01 +- 1.2E-01 Downbound particles -5.350150E-01 +- 5.0E-02 Trang 140 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Mean value of the polar angle of the exit direction: Upbound particles 3.866548E+01 +- 6.8E+00 deg Downbound particles 1.254886E+02 +- 1.0E+01 deg Average deposited energies (bodies): Body 9.798403E+07 +- 1.4E+05 eV (effic = 1.44E+04) Maximum dose 1.061084E+06 +- 7.3E+03 eV/g (effic = 6.40E+02) Last random seeds = 929896448 , 1405769086 Trang 141 ... pháp xạ trị: xạ trị xạ trị áp sát Sau bảng so sánh hai phương pháp xạ trị Trang 21 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Bảng So sánh phương pháp xạ trị xạ trị áp sát Xạ. .. phantom mô: 131 5 .Phân bố liều chùm proton 250MeV, phantom mô: 134 6 .Phân bố liều chùm proton 100MeV, phantom xương: 137 Trang Áp dụng chương trình Penelope để mô phân bố liều xạ trị proton. .. Hình 17 Phân bố liều sâu proton phantom vân với mức lượng 100MeV Trang 12 Áp dụng chương trình Penelope để mơ phân bố liều xạ trị proton Hình 18 So sánh phân bố liều sâu proton phantom nước, mô,