笔形束电子剂量计算算法中的物理学参数计算问题研究

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摘要：由于在射程上的严格设置，高能电子束在具体运用时能够有效避免对靶区后深部组织进行照射，因此被广泛运用在治疗体内浅部肿瘤和体表肿瘤过程中。本实验基于对Hogstrom笔形束电子剂量计算算法中的物理学参数计算问题，对物理学参数的基本原理进行分析，同时依据现实工作过程中的临床条件，对物理学参数的计算方法进行探讨，研究表明，Hogstrom算法能在解决电子书的剂量计算过程中起到重要作用。

关键词：笔形束；电子束；剂量计算；物理学参数

放射治疗是在上个世纪50年代被正式投入使用，伴随着医学影像技术的蓬勃发展和信息化技术的不断进步，到20世纪70～80年代，通过X射线为放射源实现立体定向照射的放射技术得到了迅速发展。目前国内规模较大的医院均采用放射治疗技术进行恶性肿瘤治疗。已经过去的半个世纪时间里，电子束在浅部肿瘤的治疗过程中发挥了不可忽视的租用。在剂量相对较高的坪区，电子束的剂量呈现出高度一致的分布特点，剂量在跌落区中迅速下降。在具体运用电子书进行治疗的过程中，高剂量区集中出现在浅部以及身体表面的肿瘤中，较低的剂量则被身体的健康组织所接受。凭借独特的优势，电子束在治疗体内浅部和体表肿瘤方面发挥了巨大作用。本实验在对Hogstrom笔形束电子剂量计算方法以及算法中参数使用的物理学原理进行分析研究，并依据电子书在临床治疗的实际情况，提出了参数计算的具体方法，在此基础上进行模拟实验，研究结果表明，Hogstrom笔形束算法在解决电子束剂量计算中能够发挥巨大作用。

1 笔形束电子剂量的计算方法

2 确定计量学参数

2.1电子束虚源位置的确定

电子束通过一个散射箔散射后形成一束宽射束，这与X射束在加速器里面的一个物理源发射的方法不同，因为这个过程与从一个物理源发射出来的效果类似，这个物理源在学界赋予“虚源”的名称。虚源的位置参数在平方反比修正过程中会被频繁使用。

确定虚源的基本原理与方法：确定虚源位置利用对不同源到电离室距离测定c r o s s一 a x i s 剂量，以及曲线的 5 0 %射束宽度的反投影方法。实际操作流程如下：绘制一个射束宽度为为5 0 %、与源到电离室距离的曲线，将这些点拟合为一条直线，依据该直线运算 射束宽度为零情况下S C D位置；然后使用测量c r o s s — a x i s 剂量曲线的S C D数据与F WHM 为零时的S C D数据相减，就计算出到虚源的具置，计算公式： 。

计算电子虚源位置工程中需要提供的具体数据为：水模中开放野 X， y轴的剂量曲线； 2 5c m×2 5 c m的限束筒；源到电离室的距离为（对于 S A D= 1 0 0 c m 的加速器 ） 130cm， 140cm、150cm。测量数据如图一所示。

2.2电子有效射程

电子束被置于水中的实际射程指的是在百分深度计量曲线的下降部分中变形点处的轫致辐射曲线与切线交汇处的深度，详见图二所示，实际射程在电子束剂量计算过程中，处于不可忽视的重要地位。

2.3电子束能量确定的方法

分布在加速器头内部的电子束，在没有撞击加速窗以前是能量分布微小且成角度分布，一旦撞击过程完成，电子束的能量和角度分布情况便出现明显提高的趋势。电子束能量直接决定着某些射束参数以及剂量分布状况，因而必须保证电子束能量要用科学准确的方法确定。笔形束计算过程中需要使用的数据有表面的平均能量和最可几能量、模体内深度d处的平均能量。

3 研究结果

在进行Hogstrom笔形束算法进行具体模拟过程采用1中的笔形束算法物理学参数的计算公式，研究测量数据在医院放射科的协助下获得，实际测量数据为：边长设定为2cm、5cm、10cm、15cm、20cm、25cm的正方形的线束筒；Varian的加速器；标准三维水箱为模体型号；能量为8MeV，源皮距为1m。计算得出的实际数据表明：电子有效射程为3.9cm；散射分布在空气中的因子为0.00001，虚源位置99.5cm；表面的平均能量和最可几能量分别为6.32MeV、8.17MeV。

4 结语

本实验深入的对Hogstrom笔形束电子剂量计算算法中使用的物理参数原理进行分析，并通过临床实践研究出确定物理参数的具体使用方法，研究结果显示，尽管需要繁琐的数据测量，Hogstrom笔形束算法依然是进行电子剂量计算过程中的有力手段。

参考资料

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