X射线透射微孔板的MC模拟

论文摘要

肿瘤治疗中,射线照射肿瘤与附近正常组织是无选择性的,为保护正常组织,利用具有微孔的材料将大面积入射的X射线分割为线性微束X射线矩阵,使得在病灶处的X射线照射总量减少,可有效保护正常组织。在微孔治疗中,X射线能量以及微孔板的材料和厚度是影响治疗效果的重要因素,因此研究X射线能量、微孔板的材料和厚度对剂量的影响对微孔板设计具有指导意义。本文利用蒙特卡罗(MC)方法模拟:1)能量为100 keV~3 MeV的X射线透射铜、铁、铅、钨四种金属。2)能量为10 keV~100 keV的X射线透射金属铝。3)能量为5 keV~70 keV X射线透射聚酯薄膜(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、天然橡胶、酚醛树脂、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、有机玻璃(透明合成树脂)七种材料的微孔板。计算X射线透射有孔部分与非孔部分后的通量比值——峰谷比(PTV,Peak to valley ratio),并讨论峰谷比与入射X射线能量、板厚度、板材料的关系,并模拟了X射线透射微孔板后入射到水中的光子通量及峰谷比变化。模拟结果表明:微孔板厚度增加,峰谷比随之增大;入射X射线能量增大,峰谷比减小;能量为100 keV~3 MeV的高能X射线入射厚度为0.2 cm~1.0 cm的铜、铁、铅、钨四种金属的微孔板后光子分布有峰谷区;能量为10 keV~70 keV的低能X射线入射厚度为0.2 cm~1.0 cm的铝微孔板后光子分布有峰谷区;5keV~50 keV的X射线透射厚度为0.6cm的聚酯薄膜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、有机玻璃后光子分布有峰谷比;在模拟能量区间内天然橡胶,酚醛树脂,聚乙烯透射后没有明显的峰谷区,不能达到理想的分割X射线束的作用;X射线入射到水中峰谷比不随距离变化;在高能部分选用金属材料钨,低能部分选用金属铝或非金属聚氯乙烯能得到较高的峰谷比值及分割射线的效果。为微孔治疗入射X射线能量固定的情况下选择合适的微孔板材料及厚度,提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 肿瘤治疗现状
•   1.2 关于微束治疗研究
• 第二章 生物及物理相关原理
•   2.1 医学治疗原理
•   2.2 等效生物靶介质
•   2.3 X射线与物质相互作用
• 第三章 MCNP编程
•   3.1 Monte Carlo方法
•   3.2 MCNP简介
•   3.3 MCNP模拟
•     3.3.1 模型建立
•     3.3.2 材料定义
•     3.3.3 入射粒子源定义
•     3.3.4 物理过程
•     3.3.5 数据获取方法
• 第四章 MCNP模拟结果与数据分析
•   4.1 X射线通量分布
•   4.2 峰谷比与能量
•   4.3 峰谷比与厚度
•   4.4 峰谷比与材料
•     4.4.1 金属材料
•     4.4.2 非金属材料
•   4.5 光子通量变化与距离
• 第五章 理论计算
• 第六章 结论与展望
• 附录一 蒙卡模拟峰谷比数值
• 附录二 X射线的减弱系数及对应的峰谷比的理论计算值
• 参考文献
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 齐佳楠

导师: 马玉刚

关键词: 蒙特卡罗,射线,微束,准直

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,医药卫生科技

专业: 物理学,仪器仪表工业,医药卫生方针政策与法律法规研究,生物医学工程

单位: 吉林大学

分类号: O434.1;R197.39

总页数: 39

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