用蒙特卡羅方法評估加速器光子劑量各向異性分析算法的精度.pdf

1、目的：以蒙特卡羅模擬的結果為基準，評估各向異性分析算法（Anisotropic Analytical Algorithm，AAA）在非均勻介質中的計算精度。
　　方法：建立一包含非均勻介質（空氣、肺、脂肪、肌肉、骨）的水模體,模體大小為40cm×40cm×25cm，非均勻介質為30cm×30cm×5cm的平板，位于水模體的5cm深度處。分別用蒙特卡羅方法、AAA算法、筆形束卷積算法（Pencil Beam Convolution，

2、PBC算法）（作為對比）計算不同射野（1cm×1cm到10cm×10cm）、不同能量（6MV和15MV）、不同介質中的深度劑量和離軸比并做比較。深度劑量的比較使用定義的劑量偏差和劑量偏離因子，在非均勻介質區(qū)域和非均勻介質后的區(qū)域進行。離軸比的比較通過伽馬分析來實現。
　　結果：AAA算法在空氣介質中、能量分別為6MV和15MV時，劑量偏差的范圍分別為40.37％～517.22%、42.55%～560.97%，伽馬分析通過率范圍分別

3、為12.20%～64.63%、21.95%～65.82%，AAA算法的劑量偏差均小于PBC算法，伽馬分析通過率與PBC算法接近。AAA算法在肺介質中、能量分別為6MV和15MV時，劑量偏差的范圍分別為-2.54%～11.63%、-0.92%～26.29%，伽馬分析通過率范圍分別為84.15%～93.90%、87.80%～100.00%，AAA算法除個別射野的劑量偏差大于PBC算法外，其它均小于PBC算法，伽馬分析通過率均大于PBC算法。

4、AAA算法在脂肪介質中、能量分別為6MV和15MV時，劑量偏差的范圍分別為-2.45%～-1.22%、-3.43%～1.26%，伽馬分析通過率范圍分別為93.90%～97.56%、93.90%～97.56%，AAA算法除能量為6MV、2cm×2cm射野的劑量偏差大于PBC算法外，其它均小于AAA算法，伽馬分析通過率與PBC算法接近。AAA算法在肌肉介質中、能量分別為6MV和15MV時，劑量偏差的范圍分別為0.99%～4.03%、1.65

5、%～4.38%，伽馬分析通過率范圍分別為92.68%～96.34%、95.12～97.56%，AAA算法除能量為15MV時、1cm×1cm射野的劑量偏差小于PBC算法外，其它均大于PBC算法，伽馬分析通過率整體與PBC算法接近。AAA算法在骨介質中、能量分別為6MV和15MV時，劑量偏差的范圍分別為1.68%～4.22%、1.47～2.60%，伽馬分析通過率范圍91.46%～97.56%、92.68%～97.56%，AAA算法在能量為6

6、MV時，劑量偏差均大于PBC算法，伽馬分析通過率整體與AAA算法接近，在能量為15MV時，除個別射野的劑量偏差大于PBC算法外，其它均小于PBC算法，伽馬分析通過率均與PBC算法接近。
　　結論：AAA算法計算的精度在空氣、肺、脂肪介質中高于PBC算法，而在肌肉、骨介質中的精度略低于PBC算法。AAA算法在肺、脂肪介質中劑量計算的結果與蒙特卡羅模擬的結果一致性較好，計算精度較高，但在空氣中的劑量計算結果與蒙特卡羅模擬的結果仍偏離較