目的:通过对医院中子照射器(IHNI)的超热中子束流辐射特性参数和剂量学特性参数的检测，为建立硼中子俘获治疗(BNCT)设备中子束流的质量控制检测方法提供参考。方法:通过对比各项检测结果的不确定度与欧洲联合研究中心(EC-JRC)推荐的偏差值，分析评估相应检测方法的可行性。结果:超热中子注量率的不确定度为2.7%；热中子与超热中子注量率比值的不确定度为3.1%；快中子空气比释动能率与超热中子注量率比值的不确定度为9.3%；γ空气比释动能率与超热中子注量率比值的不确定度为8.7%；中子注量率空间分布的不确定度为2.7%；模体内热中子注量率的不确定度为1.8%；模体内中子和γ射线剂量率的不确定度分别为17.1%和4.0%。结论:模体内中子剂量率测量结果不确定度高，需要进一步研究该项检测方法来提高检测结果的准确度；其余检测项测量结果不确定度低，检测结果准确度预期能满足欧洲联合研究中心的推荐允许偏差值，检测方法可行。

目的:探讨IBA Proteus Plus质子治疗系统旋转机架(GTR 360°)笔形束扫描(PBS)专用治疗头的束流性能并进行验收测试，评估PBS的束流特性以确保其满足临床治疗精确性、安全性的要求。方法:根据验收测试要求，PBS束流测试项主要包括：积分深度剂量(IDD)参数测试；最大、最小射程处辐射野测试；机架角度射野一致性及其束斑特性测试；单野横向平面剂量均匀性测试；单野纵向平面剂量均匀性测试；机器跳数重复性和线性测试。结果:所测最大射程精度偏差为0.03 g/cm 2，最大能量回调精度偏差为0.01 g/cm 2，最大后缘剂量跌落偏差为0.078 g/cm 2。最大、最小射程能量的最大射野分别为30.2 cm×40.2 cm、30.1 cm×40.1 cm。不同机架角和射程测量中特定图形计划的通过率最低为97%。中心束斑 x、 y轴向偏差最大值分别为-0.16、-0.21 mm，对称性最差值为0.8%；其他束斑 x、 y轴向最大尺寸偏差分别为0.11、0.14 mm，最大位置精度偏差分别为0.60、0.43 mm。单野横向平面剂量均匀性， x、 y轴向高能区最大值分别为0.55%、0.80%；低能区最大值分别为0.6%、0.75%。单野纵向平面高能区剂量均匀性为0.79%，低能区剂量均匀性为2.22%。机器跳数重复性因子为0.106%，线性偏差最大值为0.67%。 结论:PBS专用治疗机头通过了所有束流性能验收测试，满足了各项参数要求，整个束流系统具有较高的精确性、重复性以及较好的稳定性。

目的:在硼中子俘获治疗(BNCT)的常规准直器基础上设计了拓展准直器，分析不同准直器情况下患者模体的束流分布特性。方法:采用蒙特卡罗方法模拟，计算了常规准直器、5 cm长拓展准直器、10 cm长拓展准直器沿着束流方向的中子束流分布；选取10 cm长拓展准直器无间隙的情况，模拟计算了不同质量百分比的氟化锂(LiF)与聚乙烯材料组合、碳化硼(B 4C)与聚乙烯材料组合的照射时间和优势深度；分别模拟计算了常规准直器下和拓展准直器下无间隙及其他不同间隙对照射时间、优势深度及离轴剂量的影响。 结果:10 cm长度拓展准直器无间隙情况，热中子通量密度、伽马射线剂量率以及快中子剂量率最大，其峰值分别为1.0×10 9 n/(cm 2·s)、5.3 cGy/min、9.1 cGy/min；相较于聚乙烯结合B 4C，聚乙烯结合LiF的准直器材料在优势深度和照射时间均有优势；对于5种聚乙烯结合LiF的准直器材料，优势深度最大的是20 wt%聚乙烯结合80 wt%LiF的材料，为8.7 cm，然而其照射时间较长，为20.5 min；照射时间最短的为80 wt%聚乙烯结合20 wt%LiF的材料，仅为19.0 min，其优势深度为8.5 cm；对于不同准直器长度、不同空气间隙的剂量分布，相比不使用拓展准直器的情况，5、10 cm长度拓展准直器能够分别降低26.4%、40.3%的治疗时间，同时优势深度变化较小；同一准直器情况下，随着空气间隙的增大，离轴剂量则越大。 结论:5、10 cm长度拓展准直器的使用，能够在提高中子束流强度、降低照射时间的同时，对优势深度、离轴剂量等参数影响较小，从而能够解决由于头颈部活动受限等情况下患者肿瘤体表与出束口存在空气间隙所导致的治疗时间增长的问题。BNCT装置可结合实际临床需求，采用适用的拓展准直器。

目的:介绍并讨论国内第一台迈胜S250i紧凑型笔形束扫描质子治疗系统的束流特性.方法:利用平行板电离室测量输出剂量;利用大半径布拉格峰电离室测量从最高能量227 MeV下降到28 MeV共19档能量下的积分深度剂量,以表征质子束特性;利用Phoenix平板探测器测量射束中心轴上空气束斑曲线,并测量多点束斑验证输出位置精度;测量自适应多叶光栅叶间泄漏和半影减少效果,以表征其性能.结果:该质子系统被校准为最高能量为227 MeV,(10×10)cm2均匀方野在水下5cm深度处输出剂量为1 Gy.该系统能够将质子束射程调制到患者体表,原始布拉格峰在所有能量下具有恒定的80%-80%宽度8.6 mm.最高能量射束在空气中等中心处的束斑尺寸约为4 mm,束斑投射位置精度在1mm以内.自适应多叶光栅对最高能量射束的叶间漏率小于1.5%,并能显著减小射野半影.结论:迈胜S250i质子治疗系统具有独特的设计和束流特性,在布拉格峰形状、束斑大小随能量的变化以及自适应光栅的半影锐化效应上均有体现,在TPS建模和计划设计时需要考虑这些差异,以执行精准质子治疗.

目的:分析医用直线加速器系统故障,通过预防性维护保养,减少医用直线加速器故障,保障患者放射治疗安全.方法:运用可靠性分析法与故障模式及影响分析(FMEA)法对医用直线加速器系统故障进行系统分析,在分析医用直线加速器加速管及束流系统、微波功率源及传输系统、电源及移动控制系统、温度控制系统、真空系统、患者支撑系统、剂量监测系统和辐射系统等结构特性的基础上,分别研究各系统的常见故障.结果:可靠性分析与FMEA结果通过绘制鱼骨图显示,医用直线加速器的主要故障集中在移动控制系统、恒温水循环系统、患者支撑系统、剂量监测系统以及辐射系统,并依据故障类型提出相应的维护保养方案与保障改进措施.结论:通过对医用直线加速器故障的可靠性分析,有助于设备使用和维护工程人员制定精准维护方案,为设备正常运行提供更安全、快速和稳定的保障,延长设备使用寿命.

目的 观察实时MRI引导放射治疗(MRIgRT)系统中MR边缘磁场对电子枪束流特性的影响.方法 以电磁场仿真软件模拟平行配置MRIgRT系统中1.5T MR不同边缘磁场下Varian 600C电子枪和Litton L2087电子枪的束流特性.结果 2款电子枪在磁场中的整体表现一致.随磁感应强度增大,Litton L2087和Varian 600C电子枪电流分别缓慢增加至无磁场时的2.72％和1.93％.电子枪阳极出口处电流在经历初始稳定水平后开始减少,达到最小值后电流缓慢增加,电流损失最大分别可达80.25％和73.48％;高场强处,束流半径出现周期性变化;束流均方根发射度存在波动.结论 平行配置的MRIgRT系统中,边缘磁场会对电子枪束流轨迹产生影响,导致大量电流损失,均方根发射度变化巨大.

目的:探索一种新型的基于超强脉冲激光的医用质子辐射束,为研制基于小型化的超短超强激光质子加速器的激光质子刀进行肿瘤治疗奠定基础.方法:在超强脉冲激光装置SILEX-I上研究医用高能质子辐射束特性.利用CR39核径迹探测器测量质子束的束密度、产额,并采用Thomson离子谱仪和HD810型号辐射变色膜片在固体靶背表面法线方向分别测量能谱及空间分布.结果:质子束空间分布呈现圆盘状、成丝和环状分布.质子束与入射激光方向无关,沿着靶背表面法线方向发射,质子束发射存在较小立体角.对于复合靶,若保持前表面的Al厚度不变,随着后表面C8H8层厚度的增加,质子束流减小.质子束发射在一定能量处出现截止,截止能量与靶厚度和靶材料密切相关.截止能量的大小随靶厚度的增加而减小;在靶厚度相同的情况下,Al薄膜靶的质子截止能量高于Cu薄膜靶.结论:本实验结果为激光质子加速器治疗装置的小型化研制及肿瘤放射治疗提供了一些重要参考依据.

目的:针对激光等离子体加速的质子束流特性,设计用于剂量递送的新型紧凑治疗头系统,并通过模拟计算验证该方法的有效性与适用性.方法:基于实验上已实现的激光质子束流参数,利用散射体设计软件NEU(Nozzles with Everything Upstream)进行流线型散射体设计.通过散角选择和能散调制进一步优化剂量递送效率,并利用蒙特卡罗模拟计算软件TOPAS(TOol for PArticle Simulation)及底层的Geant4(GEometry ANd Tracking)计算引擎分析并验证激光质子通过此剂量递送方法后水模体中的剂量分布.结果:在直径6 cm、高5 cm的圆柱形靶区内,深度剂量分布平坦度在±1％以内,横向剂量分布在±3％以内.结论:此剂量递送方法及系统适用于现阶段激光质子束流特性,水模体靶区内剂量递送均匀、高效且稳定.

目的:评估质子治疗中扫描治疗头对束流品质的影响.方法:通过扫描治疗头的蒙特卡罗模型研究深度剂量曲线的变化,计算射程移位器对束斑截面的影响以及分析扫描磁场对单质子束的偏转情况.结果:随着能量的增加,质子在水中的射程增加,同时散射也越严重,最终布拉格峰变宽,尾端变胖.相比于直接入射水模,通过治疗头后质子在水中的射程缩短了约0.6 cm,但布拉格峰形基本保持不变;将4 cm厚度聚乙烯射程移位器放置于距离水模表面0、10、20、30、40和50 cm分别进行独立计算,发现与水模距离越远,质子的散射越大,因此治疗过程中射程移位器应尽量靠近患者;当扫描磁铁加载磁场后,束斑将偏离束流中心.设置纵向扫描磁场Bx=0.1 T,横向扫描磁场By=0.3 T,180 MeV质子束在Y方向偏离了2.693 cm,横向扫描磁场使质子在-X方向上偏离了8.427 cm.当束流有偏转的时候,要求射程移位器横截面足够大以满足宽扫描场的需要.结论:扫描治疗头的蒙特卡罗模型将有助于理解质子治疗这一新兴的放疗方法以及熟悉扫描治疗的束流特性,在调试和质量保证中提供参考.

目的:比较分析两台医科达直线加速器匹配后的束流特性,为临床上实现治疗计划在两台加速器上互换执行提供依据和参考.方法:利用IBA公司Blue Phantom2水箱采集两台加速器X射线束及电子束等相关数据并对其进行比较分析.结果:两台加速器6 MV各射野％dd(10)X偏差在±0.1％之内,10 MV％dd(10)X偏差在±0.3％之内.其相对应射野条件下两档能量束流平坦度与对称性差异均在±1.5％之内,半影的最大绝对偏差为0.5 mm.两档X射线能量60°楔形野的％dd(10)X最大差异为0.8％.电子线Rp、R50、E0方面,两台加速器中各档电子线的差异皆在±1.2％之内,dmax最大绝对偏差为0.9 mm.各能量射野输出因子之间虽有偏差,但差异均较为微小.结论:两台加速器的束流特性显示出良好的数据匹配度,将为治疗计划在两台加速器上实现互换执行提供临床依据.