目的:设计适用脑转移瘤术中放疗的施照器并评估其剂量学特征。方法:施照器设计首先通过模拟计算电子束经过一系列不同厚度散射箔后的散射角和剂量率，确定散射箔厚度；其次，建立散射箔位于不同高度的位置评估模型，通过计算模型表面平均能量方差，确定散射箔位置；最后，建立调节层几何结构特征与施照器表面剂量之间的关系，确定调制器的内表面特征。使用蒙特卡罗(MC)EGSnrc/BEAMnrc和EGS4/DOSXYZ程序完成Mobetron加速器、位置评估模型、调节层、施照器建模和剂量学分析。结果:半球囊状施照器的限光筒直径为2.5 cm、筒壁厚0.5 cm，材料为0.2 cm厚水等效材料加0.3 cm厚不锈钢；散射箔厚度0.14 cm，材料为金属钨，位置高度为0.5 cm；调制器为月牙形，材料为水等效材料。该施照器能够使Mobetron 12 MeV的电子束产生半球面剂量分布，剂量率为160 cGy/min，治疗深度为0.85 cm。结论:采用MC模拟设计的适用于高能电子束的半球囊状施照器，能产生半球面剂量分布。

目的:开发基于蒙特卡罗(MC)的验证平台实现容积调强弧形治疗(VMAT)计划的独立剂量验证。方法:利用EGSnrc/BEAMnrc构建Varian TrueBeam医用直线加速器的机头和准直器模型，并基于机头模型和自编程序搭建患者VMAT计划的独立剂量验证平台，通过平台模拟不同射野大小百分深度剂量(PDD)曲线和离轴比、两个不规则野以及头颈部、胸部和盆腔各1例患者剂量分布。比较不同射野大小PDD曲线和离轴比与蓝水箱测量结果差异，不规则射野与ArcCHECK实测的差异，再通过γ分析法、剂量体积直方图对比分析患者MC模拟剂量、计划系统计算剂量、ArcCHECK实测剂量之间差异，验证平台是否可用于独立剂量验证。结果:对4 cm×4 cm~40 cm×40 cm的PDD曲线和离轴比，MC模拟结果和测量结果一致性较好。不规则射野MC模拟结果与ArcCHECK实测相比，在3%/2 mm、3%/3 mm下γ通过率都在98.1%、99.1%以上；3例不同部位VMAT患者MC模拟剂量和ArcCheck实测剂量在3%/2 mm、3%/3 mm下γ通过率均好于93.8%、95.9%。通过三维γ分析计划系统计算剂量和MC模拟剂量在3%/3 mm下鼻咽癌、肺癌、直肠癌的γ通过率分别为95.2%、98.6%、98.9%；在3%/2 mm下依次为90.3%、95.1%、96.7%。结论:基于MC开发的验证平台模拟结果与实际测量结果一致性较好，其模拟结果更接近于患者体内真实剂量分布，初步结果显示可用于VMAT计划的精准独立剂量验证。

目的:使用蒙特卡罗方法优化设计专用于乳腺癌术中放疗的鼓形施照器。方法:设计过程：首先，依据贴近胸壁的乳腺癌术中放疗瘤床形状特征，确定施照器形状；其次，通过模拟计算电子束经过一系列不同厚度散射箔后的散射角和剂量率，确定散射箔厚度；最后，根据调制器位置几何结构特征，最后，建立调节层模型，参考调节层与施照器表面剂量之间的关系，确定调制器的内表面特征。使用EGSnrc/BEAMnrc和EGS4/DOSXYZ程序完成Mobetron加速器、调节层、施照器建模和剂量学分析。结果:施照器有上下两部分、上部分为限光筒，直径3cm、筒壁厚0.5cm，材料为0.2cm厚水等效材料加0.3cm厚不锈钢；散射箔直径2.2cm、厚度0.13cm，材料为金属钨。施照器下部分是封闭的鼓形，直径4cm、厚度0.2cm，材料为水等效材料；调制器为山丘形，最厚处0.14cm，材料为不锈钢。当电子束能量12MeV时施照器外面的剂量分布呈鼓形，剂量率为90.44 cGy/min，治疗深度为1cm。结论:设计的施照器符合设计要求，并能产生鼓形剂量分布。

目的:研究 192Ir放射源参考空气比释动能率基准电离室(NIM-Ir-SG-100型)的室壁修正系数。 方法:利用蒙特卡罗程序计算经过放射源包壳和辐照器模型的光子光谱和电离室室壁修正系数，并对影响室壁修正系数结果的光子能量、壁厚和电离室内径进行了模拟。结果:经计算，球形石墨空腔电离室室壁修正系数模拟结果为1.037 7。控制单一变量，光子能量(0.3~1.3) MeV、壁厚(0.2~0.5) cm、电离室内径(0.5~15) cm对室壁修正系数结果的最大偏差分别为1.62%、3.30%、2.86%。结论:自制球形石墨空腔电离室性能良好，室壁修正系数 kwall值在合理范围内。室壁修正系数的完成为测量 192Ir放射源的参考空气比释动能率，建立计量基准完成重要的一步。

目的:比较近距离治疗两种临床常用的剂量计算方法和基于CT影像的蒙特卡罗程序计算的剂量差异，探讨组织非均匀性对宫颈癌近距离治疗剂量评估的影响。方法:回顾性选取2018年1月至2020年6月在安徽省肿瘤医院接受三维近距离治疗的宫颈癌患者11例，分别采用美国医学物理师协会(AAPM)TG43号报告的纯水剂量计算方法(TG43-BT)、快速非均质剂量计算算法Acuros BV(BV-BT)和基于治疗CT影像的EGSnrc蒙特卡罗程序(MC-BT)计算各计划的剂量分布，分析比较3种算法的靶区剂量( D98、 D90和 D50)、剂量区体积( V3 Gy、 V6 Gy、 V9 Gy和 V12 Gy)和危及器官(OARs) D2 cm 3剂量差异。 结果:TG43-BT中HRCTV D90为6.274 Gy，比MC-BT高出了近5%，且TG43-BT对靶区体积剂量和各剂量区体积均存在过高评估；除靶区 D50和高剂量区 V12 Gy外，BV-BT和MC-BT对于靶区剂量计算差异无统计学意义( P>0.05)。此外，BV-BT和MC-BT在直肠、小肠和乙状结肠的 D2 cm 3评估上差异无统计学意义( P>0.05)，而MC-BT膀胱 D2 cm 3为4.609 Gy，比TG43-BT、BV-BT明显偏高。 结论:TG43-BT未考虑组织非均匀性影响，普遍高估了靶区和多数OARs受量；BV-BT计算效率高，且在多数靶区和OARs评估参数上与MC-BT计算基本一致，但在近源位置和被充盈膀胱的剂量计算上存在不足，临床评估时仍需谨慎。

目的:根据IAEA-483号报告对临床使用的各类半导体或电离室探头进行高能光子束小野输出因子(Scp)测量并修正，探讨其修正数据在小野Scp测量的准确性。方法:使用EGSnrc蒙特卡罗(MC)模拟软件模拟Varian Novalis Tx直线加速器参考测量剂量曲线(Profile)和百分深度剂量曲线，调整模拟参数。使用电离室A16、A14 sL、CC01、CC13和半导体探头PFD、EFD、Razor在不同射野下(0.5~10.0 cm方野)的剂量曲线测量值、半峰全宽等效方野Scp测量值分别与MC模拟结果对比分析。使用IAEA-483报告修正因子对测量Scp修正，比对和分析修正前后测量数据和MC模拟数据。结果:MC模拟对比PFD测量曲线偏差<2.0%。在<3.0 cm方野时MC模拟Profile曲线与半导体探头测量吻合。野外低剂量区Razor相对于MC和PFD偏高(2.3%)，随射野增加而增加，10.0 cm方野达3.0%。CC13在10.0 cm方野Profile曲线的20.0%~80.0%半影宽度最大偏差3.0 mm。随射野减小，7种探头修正前Scp测量均值相对MC模拟偏差增大，标准差在接近1.0 cm方野时迅速变大，由5.0~1.5 cm方野的0.009~0.014变化到1.0~0.5 cm方野的0.030~0.089，修正前全体均值0.030。修正后的6种探头测量的Scp标准差均值0.008，0.8 cm方野为0.013，0.6 cm方野为0.021。等效方野≥1.0 cm时修正后Scp与MC模拟偏差-3.6%~-0.5%，<1.0 cm偏差-6.9%~-1.3%。结论:经IAEA-483报告修正后各探头测量Scp标准差较小，与MC模拟结果吻合较好，可用于高能光子束小野的临床剂量学研究。

目的 利用蒙特卡洛模拟方法研究磁场中加速器输出的小野X线射束在非均匀模体中的剂量沉积特性.方法 使用通用蒙卡程序EGSnrc并结合Varian官方提供的相空间文件搭建TrueBeam 6 MV机头模型,在源皮距为100 cm处分别模拟10 cm×10 cm的常规野和2 cm×2 cm的小野.先模拟常规野在均匀水模体中的能量沉积以验证模型的正确性,再模拟小野分别在非均匀的水-肺-水模体和水-骨-水模体中的能量沉积,在空间中添加与射束方向正交的1.5 T静态磁场后再进行模拟,最后分析剂量沉积特性.结果 常规野的结果显示,无磁场时,Dmax深度为1.5 cm;磁场存在时,建成区缩短且Dmax深度前移至1.1 cm.小野的结果显示,磁场的存在导致原本的剂量沉积特性反转:水-肺-水模体中,两个交界面处分别有36.92%和-36.44%的剂量改变;水-骨-水模体中,两个交界面处分别有-11.17%和10.89%的剂量改变.结论 磁场的存在会使加速器输出的小野射束在模体中的剂量沉积情况发生较大程度改变,特别是在非均匀介质的交界处.

目的:研究Varian Edge均整(FF)和非均整(FFF)模式下6 MV和10 MV光子线能谱并对比其差异.方法:利用蒙特卡洛程序软件包EGSnrc/Beamnrc建立Varian Edge 6 MV FF和FFF、10 MV FF和FFF的加速器模型,模拟所对应的相空间文件,而后以相空间作为输入源,利用DOSXYZnrc计算其在水体模中的剂量分布,并与三维水箱的测量数据比对,当模拟值与测量值之间的差异在1％之内时,利用Beamdp分析此时的相空间文件,得到对应的光子线能谱,并比较相互之间的差异.结果:模拟的百分深度剂量曲线和离轴比曲线与测量值之间的差异在1％之内.相对于FF模式,FFF模式的能谱"软化",其中6 MV FFF的平均能量从1.587 MeV下降至1.172 MeV,低能(能量≤1 MeV)光子所占的份额由41.06％上升至60.04％;而10 MV FFF的平均能量从2.796 MeV下降至1.956 MeV,低能光子所占的份额由21.22％上升至44.63％.同一射野内FFF模式的能谱随离轴距离的改变较小,同时每初始粒子所引起的能量注量是FF模式的2～4倍,射野内的能量注量分布变得不均匀,非平坦度F上升;分析不同射野下的能谱发现FFF模式的机头散射较少.结论:本研究结果对理解FFF模式下光子线的物理特性提供了非常好的参考价值.

目的 采用美国医学物理师学会(AAPM)和欧洲放射治疗和肿瘤学会(ESTRO)推荐的蒙特卡罗方法对瓦里安GammaMed Plus HDR 192 Ir源的剂量学参数进行模拟研究.方法 基于EGSnrc蒙特卡罗软件,建立该型号192 Ir源精确的计算模型.采用公式推导、双线性插值及单位转换等方法,分别得到了单位活度空气比释动能强度、 剂量率常数、 径向剂量函数以及各向异性函数,并将结果与文献报道数据进行分析比较.结果 研究得到的单位活度空气比释动能强度为9.781×10-8 U/Bq,剂量率参数为1.113 cGy·h-1·U-1,与文献报道的相差在0.4％以内.本研究的径向剂量函数、各向异性函数与文献数据能较好吻合.结论 基于EGSnrc蒙特卡罗软件能对192 Ir源剂量学特性进行定量研究,这将为进一步研究后装剂量分布,精确评价临床放疗剂量提供理论依据.

目的:研究小野对不同密度肺模体横向电子不平衡程度的影响,为肺部小野放射治疗提供参考.方法:利用蒙特卡罗程序EGSnrc/DOSXYZnrc对不同射野照射包含不同密度肺组织的模体进行模拟,选择6和15 MV两种能量、8种射野大小[(0.2×0.2) cm2～(3.0×3.0) cm2]、7种肺密度(0.001～1.000 g/cm3)的不同组合,利用剂量衰减百分比(DRP)衡量横向电子不平衡的严重程度.结果:当肺密度小于0.4 g/cm3时,DRP非常大且随密度剧烈变化,电子不平衡现象比较严重;当肺密度大于0.4 g/cm3时,DRP随密度变化幅度减缓.肺内剂量衰减程度随射野的增加而减小,肺组织后方相对更小的野会有较大程度的剂量升高.结论:低密度范围内,密度的改变会引起肺部剂量的剧烈变化,在使用小野对肺部肿瘤进行治疗时,应更加注意CT-电子密度转换曲线的准确性,谨慎选择放射治疗参数以保护肺周围重要危及器官.针对低密度肺的剂量计算,应选用考虑电子不平衡的更精确的剂量计算方法.