臺灣博碩士論文加值系統

摘要
近接治療是將密封性放射性射源藉由組織插種或植入病人體腔的方式，在短距離的情況下給予腫瘤高劑量。就目前治療計劃而言，所計算的劑量方式是假設治療環境皆處在水的環境下，因此；現今所提供之劑量計算公式也是經由水中測量所建立而成的。於先前的研究下，大多數都以銥-192射源在水的環境下，測量其劑量參數。而本研究主要探討銥-192射源在不同假體材質界面間，其劑量分佈的情形。
　　本研究使用蒙地卡羅模擬法，分別計算於水、骨、肺組織及上述組織所建構之界面的劑量分佈，在測量方面使用MD55輻射變色軟片、玻璃劑量計來驗證蒙地卡羅所模擬出的結果。經蒙地卡羅模擬的結果發現水中的軸向劑量函數、非均向函數與先前學者的研究相當一致。而在骨組織中的劑量分佈，其衰減及散射的程度比水中多。反之；在肺組織中的劑量分佈，其衰減及散射的程度比水中來得少。而在半徑0.5公分以上的量測值與蒙地卡羅所模擬出的結果，其差異度在5%之內。於肺、骨組織假體間其差異度介於1.59至12.05%；於水、肺組織假體間其差異度介於6.18至13.84%；於水、骨組織假體間其差異度介於0.29至1.39%。因此；近接治療計劃須依據不同的組織密度進行修正，以改善劑量輸出及提高醫療品質。

關鍵字：蒙地卡羅、輻射變色軟片、玻璃劑量計

Abstract
Brachytherapy is a method of treatment in which sealed radioactive sources are used to deliver radiation at a short distance by interstitial, intracavitary. The treatment planning system (TPS) based on the dosimetry around brachytherapy source 192Ir in water. Most of previous studies bases on the dosimetry around brachytherapy source 192Ir in water. The purpose of this study is to analysis the dose distribution near the interface of different phantom materials around brachytherapy source 192Ir. In this study, a Monte Carlo (MC) simulation has been used to calculate the dose distribution in water, bone, lung ,and interface regions, respectively. MD55 Gafchromic film, glass dosimeter (GD), solid water phantom, bone phantom, and lung tissue phantom are used in this work. GD and film measurement are also performed to verify the results of MC simulation, respectively.
The MC simulation results of radial dose function and anisotropy function in water are in agreement with published data. The dose distribution in bone shows more attenuation and scatter than in water. In contrast, the dose distribution in lung shows more less attenuation and scatter than in water. The MC simulation results and measurement data are in agree within 5% to each other while the radial distance is larger than 0.5cm. The interface dose difference between tissue lung-bone, water-lung, and water-bone are ranging from 6.18 to 13.84%, 1.59 to 12.05%, 0.29 to 1.39%, respectively. The TPS must be adjustment according to the density of tissue to improve the dose output value and medical quality.

Keyword : Monte Carlo, Gafchromic film, glass dosimeter

目錄
致謝………………………………………………………………………I
摘要 II
Abstract III
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2相關文獻回顧 3
1.3目的 4
第二章 理論基礎 6
2.1輻射與物質的作用 6
2.1.1光子與物質的作用 6
2.1.2電子與物質的作用 9
2.2照射發光玻璃劑量計原理 11
2.2.1照射發光玻璃劑量計的特色 13
2.3輻射變色軟片原理 14
2.3.1輻射變色軟片的特色 16
2.4蒙地卡羅法 17
2.4.1亂數產生器 18
2.4.2亂數取樣 19
2.4.3統計誤差 21
2.5 MCNP程式介紹 22
2.5.1輸入檔格式 23
2.6近接治療射源的劑量計算公式 27
第三章 材料與方法 32
第一部分 銥192射源於均質性物質內之劑量評估 32
3.1蒙地卡羅模擬部分 32
3.1.1模擬銥192射源之發射能譜與幾何形狀 32
3.1.2模擬均質性物質之情形 35
3.2照射發光玻璃劑量計的選擇與計讀系統 37
3.3照射發光玻璃劑量計的校正與測量驗證 41
3.3.1計讀再現性實驗 42
3.3.2能量依存性實驗 43
3.3.3劑量線性度實驗 44
3.4輻射變色軟片的選擇與計讀系統 47
3.5輻射變色軟片的校正 47
3.6輻射變色軟片於假體中的測量 48
第二部分 銥192射源於不同物質界面間之劑量評估 50
3.7蒙地卡羅模擬部分 50
3.8模擬不同材質界面間之情形 51
3.9輻射變色軟片於不同材質界面間之測量驗證 52
第四章 結果與討論 56
4.1 銥192射源於均質性物質內之劑量評估 56
4.1.1銥192射源蒙地卡羅模擬結果 56
4.1.2照射發光玻璃劑量計校正與驗證 67
4.1.3輻射變色軟片驗證結果 76
4.2銥192射源於不同物質界面間之劑量評估 79
4.2.1銥192射源蒙地卡羅模擬結果 79
4.2.2輻射變色軟片驗證結果 89
第五章 結論 94
參考文獻................................................................................................. 96
附錄　銥192射源於水假體中的模擬程式 98










圖目錄

圖2.1光電效應示意圖 7
圖2.2康普吞散射示意圖 8
圖2.3成對效應示意圖 9
圖2.4電子與物質作用示意圖 10
圖2.5照射發光現象示意圖 11
圖2.6照射發光玻璃劑量計產生發光中心的機轉 12
圖2.7照射發光玻璃劑量計能階圖 13
圖2.8輻射變色軟片MD-55-2結構與成份圖 15
圖2.9角度依存性之結果 16
圖2.10蒙地卡羅法模擬流程圖 18
圖2.11拒絕法 21
圖2.12近接治療劑量計算示意圖 28
圖3. 1本研究中MCNP程式計算所設定的銥192射源切面結構與組成 34
圖3. 2模擬銥192射源於均質性物質內之幾何結構 35
圖3. 3 GD301照射發光玻璃劑量計外形示意圖 38
圖3. 4 GD301照射發光玻璃劑量計實體與其塑膠外殼 38
圖3. 5 FGD-1000計讀儀實體圖（左）與其控制檯（右） 39
圖3. 6 FGD-1000計讀儀內部結構示意圖 40
圖3. 7照射發光玻璃劑量計計讀托盤 41
圖3. 8照射發光玻璃劑量計的測量空間解析度示意圖 42
圖3. 9校正照射發光玻璃劑量計實驗示意圖 43
圖3. 10於各假體中進行照射發光玻璃劑量計測量驗證 46
圖3. 11於固態水假體中測量，其輻射變色軟片置放處之示意圖 49
圖3. 12於肺組織假體中測量，其輻射變色軟片置放處之示意圖 49
圖3. 13於骨組織假體中測量，其輻射變色軟片置放處之示意圖 50
圖3. 14模擬銥192射源在肺組織假體與骨組織假體界面間之劑量分佈 52
圖3. 15輻射變色軟片置放於骨-肺組織假體界面及肺組織假體間示意圖 53
圖3. 16輻射變色軟片置放於肺-骨組織假體界面及骨組織假體間示意圖 53
圖3. 17輻射變色軟片置放於肺-固態水假體界面間及水假體示意圖 54
圖3. 18輻射變色軟片置放於固態水假體-肺組織假體界面間示意圖 54
圖4. 1以蒙地卡羅法模擬出的水、肺、骨組織中的軸向劑量函數 57
圖4. 2以蒙地卡羅法模擬出半徑1、3、5cm的水中非均向函數 59
圖4. 3於骨組織中所模擬之非均向函數 60
圖4. 4於肺組織中所模擬之非均向函數 61
圖4. 5半徑分別1、5、10cm處的水中光子能譜。 63
圖4. 6半徑分別1、5、10cm處的骨組織中光子能譜。 64
圖4. 7半徑分別1、5、10cm處的肺組織中光子能譜。 65
圖4. 8水、骨、肺組織的等劑量曲線分佈 66
圖4. 9照射發光玻璃劑量計計讀再現性校正結果 67
圖4. 10照射發光玻璃劑量計能量依存性曲線圖 68
圖4. 11照發光玻璃劑量計劑量線性度曲線圖 69
圖4. 12水、肺、骨組織中的軸向劑量函數計算值與量測值之比較 72
圖4. 13固態水假體中非均向函數計算值與量測值之比較 73
圖4. 14骨組織假體中非均向函數計算值與量測值之比較 74
圖4. 15肺組織假體中非均向函數計算值與量測值之比較 75
圖4. 16輻射變色軟片劑量線性度曲線圖 76
圖4. 17各組織假體中模擬之劑量比值與測量之劑量比值 78
圖4. 18肺-骨界面的劑量分析 80
圖4. 19骨-肺界面的劑量分析 81
圖4. 20水-肺界面的劑量分析 82
圖4. 21肺-水界面的劑量分析 83
圖4. 22骨-水界面的劑量分析 84
圖4. 23水-骨界面的劑量分析 85
圖4. 24均質水假體與水-肺界面等劑量曲線圖 86
圖4. 25均質骨組織與骨-肺界面等劑量曲線圖 87
圖4. 26均質肺組織與肺-骨界面等劑量曲線圖 88
圖4. 27均質肺組織與肺-骨界面劑量之劑量比值 91
圖4. 28均質骨組織與骨-肺界面劑量之劑量比值 92
圖4. 29均質水假體與水-肺界面劑量之劑量比值 92
圖4. 30均質肺組織與肺-水界面劑量之劑量比值 93








表目錄

表2. 1 MCNP程式中所使用的曲面記錄 25
表2. 2 MCNP中所使用的輸出記錄 27
表3. 1本研究中MCNP程式計算所設定之物質元素及其成分比重 33
表3. 2照射發光玻璃劑量計回火條件 41
表4. 1水、肺、骨組織中的相對劑量，皆歸一至水中劑量。 57
表4. 2水、骨、肺組織中，照射發光玻璃劑量計的量測值 71
表4. 3水、骨、肺組織假體中的相對劑量值 78
表4. 4蒙地卡羅模擬各組織界面劑量比值結果 85
表4. 5蒙地卡羅模擬及輻射變色軟片測量各組織界面劑量比值結果 90
表4. 6輻射變色軟片測量之不確定度分析 91

參考文獻

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