论文部分内容阅读
随着放射治疗技术的发展,放疗的复杂性不断增加。在放疗过程中,尤其是近距离放疗中,直接对肿瘤及附近正常组织进行高位置分辨的实时监测,是验证及优化治疗计划,评估健康组织等最直接、最有效的手段。本文研制了一套基于SiPM电流读出的塑料闪烁光纤剂量计(PSFD),该剂量计具有高位置分辨、组织等效、可远程操作及实时测量等优点,可用于近距离放疗中关键组织的高位置分辨实时剂量测量。课题围绕近距离放疗192Ir密封源的剂量分布特性、PSFD的设计和基本性能测试、PSFD用于后装治疗剂量测量模拟研究三个方面展开,主要研究内容与结果如下:(1)通过 MCNP(Monte Carlo N-Particle Transport Code)模拟研究 192Ir 密封源的剂量分布特性,为剂量计研制提供理论指导。结果表明,192Ir密封源近场区域剂量分布呈明显各向异性,差异为11.8%;不同介质内,剂量与距离平方均呈反比关系跌落,水与软组织的剂量径向分布差异<0.8%,与骨组织差异<2.3%;利用格子填充法计算192Ir体源和点源的空间剂量分布并进行三维重建,192Ir点源等剂量率面呈球形分布,体源呈“苹果状”分布,且同一位置处点源的剂量率高于体源。(2)基于上述剂量学特征,设计并制作了基于SiPM电流读出的高位置分辨的塑料闪烁光纤剂量计。剂量计由闪烁光纤探头、传输光纤、光电转换器件及数据获取系统等部分组成。对剂量计的基本性能进行测试,结果表明,剂量计具有较好的稳定性和重复性,在10cGy/min～9000cGy/min动态范围内具有线性响应,满足一般临床剂量测量的需求。剂量计可用于相对剂量测量,但射线能量较低时,测量误差增大。剂量计工作时易受环境温度和传输光纤弯曲的影响,若要控制剂量测量精度在±1%以内,温度漂移应<1℃,直径1mm的白光纤发生弯曲时的曲率半径>11cm。(3)通过MCNP模拟PSFD测量近距离后装治疗剂量时的场景,研究PSFD的水等效性和能量响应特性。结果表明,塑料闪烁光纤在0.2MeV～6MeV光子能量区间内具有较好的水等效性,但在低能端探测灵敏度下降。使用PSFD测量192Ir源近场区域(<10cm)剂量时具有较好的能量响应特性,但测量远场区域(>10cm)剂量时表现为能量依赖性。本课题研制了一套基于SiPM电流读出的高位置分辨实时剂量读出型塑料闪烁光纤剂量计,为连续束射线剂量测量提供一套可行的方案。围绕PSFD用于后装治疗剂量测量展开模拟研究,模拟结果为剂量计的实际测量工作提供了必要的参考。