15 MV醫(yī)用直線加速器X射線束的MCNP模擬

鄧 磊 周 寧 瞿述根 王 哲 王 健 陳以水 涂 彧 劉永泉

1（江西省職業(yè)病防治研究院 南昌 330006）

2（放射醫(yī)學(xué)與輻射防護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（蘇州大學(xué)） 蘇州 215123）

3（溫州醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生與管理學(xué)院 溫州 325035）

醫(yī)用直線加速器產(chǎn)生的X射線已普遍應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各大醫(yī)院的腫瘤放射治療中。高能醫(yī)用直線加速器（標(biāo)稱(chēng)能量大于8 MeV）的X射線束與機(jī)頭高Z物質(zhì)發(fā)生（γ，n）、（γ，2n）反應(yīng)產(chǎn)生光核中子，相對(duì)于低能加速器其輻射防護(hù)問(wèn)題更為復(fù)雜，受到越來(lái)越多研究人員的關(guān)注［1］。至今，多種蒙特卡羅模擬軟件應(yīng)用于加速器輻射防護(hù)及劑量學(xué)的研究中。比如，EGS（Electron Gamma Shower）軟件配置了BEAMnrc模塊［2?4］，專(zhuān)門(mén)用于放射治療設(shè)備臨床劑量學(xué)的模擬計(jì)算，但僅限于光子和電子輸運(yùn)的模擬。有研究顯示［5］，加速器機(jī)頭相空間分布（Position Sensitive Detector，PSD）的MCNP（Monte Carlo N Particle Transport Code）模擬結(jié)果與EGS 一致，而且MCNP 具有復(fù)雜幾何的編輯能力，在高能加速器光中子模擬方面MCNP 比EGS 更有優(yōu)勢(shì)。故本研究利用MCNP 軟件開(kāi)展15 MV 高能醫(yī)用直線加速器產(chǎn)生的X 射線束能譜和劑量分布的模擬，計(jì)算不同照射野下X射線束在水模體中的百分深度劑量和剖面相對(duì)劑量等特征參數(shù)，并分析機(jī)頭不同組件對(duì)X射線束能譜及其穿透能力的影響。

1 材料與方法

1.1 機(jī)頭模型的建立

本研究模擬一臺(tái)15 MV X 射線工作模式下的Clinic 23EX 型醫(yī)用電子直線加速器。依據(jù)廠家提供的機(jī)頭內(nèi)部件的材料組成和幾何尺寸構(gòu)建加速器機(jī)頭模型。為保證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，機(jī)頭模型包含部件不僅有靶（Target）、初級(jí)準(zhǔn)直器（Primary Collimater）、均整器（Flatteing Filter）、次級(jí)準(zhǔn)直器（上層檔塊（Upper Jaws）、下層檔塊（Lower Jaws）），還包括周?chē)渌慕饘倨帘尾考瑯?gòu)建了一個(gè)精細(xì)的加速器機(jī)頭模型［6?7］。……