伽玛刀体模剂量分布的Monte Carlo模拟

    剂量计划系统是放射治疗的重要组成部分，根据世界卫生组织的规定，肿瘤的照射剂量的误差必须小于50%，否则将对治疗效果有影响^[1]。在确保肿瘤组织被杀死的情况下，如何减少射线对正常组织的损伤一直是人们关心的问题。由于CT, NMR等影像技术的发展和应用，肿瘤空间定位技术有了很大的提高，促进了多方向窄束放射治疗系统的应用。此类治疗系统的特点是利用多方向窄束射线在其聚焦点上形成较高的剂量，而在偏离聚焦点的一定范围内，剂量显著下降。它特别适合于治疗位置非常确定而病灶较小的脑瘤。从它的特点可看出，为确保治疗效果，就必须要有高精度的三维剂量计划系统。

    伽玛刀虽采用⁶⁰Co y源，但因用先进的多方向窄束放射系统进行聚焦照射和计算机的测量定位技术，放射治疗的剂量可准确地加以控制，所以能获得良好的治疗效果。国内已引进了多台伽玛刀和国外提供的剂量计算程序。我们对Leksell gamma unit的Kula剂量计划系统进行了分析和研究，由于该系统采用单束射线剂量分布相加的方法计算剂量分布，只适合可作为均匀介质处理的大脑组织，超出这一部分Kula系统将不能给出准确的剂量分布^[2]

    我们运用Monte Carlo方法模拟伽玛刀在脑体模中的吸收剂量分布，并将计算结果与Leksell gamma unit所提供的实测剂量分布进行了比较，从而验证了EGS4程序对伽玛刀系统模拟的符合程度，为进一步研究和开发Monte Carlo模拟方法在伽玛刀的剂量计划系统中的应用提供了条件。

    1.模拟方法

    光子和电子的Monte Carlo模拟已是较成熟的技术，有不少的程序包，如EGS,ETRAN,  MORSE和OGRE等^[3]。我们采用的是EGS4电子光子联合输运Monte Carlo模拟程序包^[4]，它可模拟在任何几何条件中，正、负电子和光子在由原子序数为1-100的元素组成的单质、化合物或混合物中的迁移过程。它模拟了光电效应、康普顿散射、电子对产生、Rayleigh散射、韧致辐射、M φ ller和Bhabha散射等物理过程，电子与原子核的库仑散射采用Moliere多次散射理论，带电粒子在离散作用点之间的能量损失采用连续能量损失(包含碰撞损失和软韧致辐射)公式计算，是一个功能非常强的Monte Carlo软件包。

    Leksell gamma unit伽玛刀^[2]装有201个⁶0Co Y源，每个源活度约为1.11 X 10¹²Bq，它们分5组分别固定在极距角为126°,  115.5°,  111°,  103.5°,  96°，半径为401mm的球面上，Y光子只能通过不同孔径的准直器聚焦到该球心上。利用孔径不同的准直器和将聚焦点固定在不同的位置，通过几次照射，可得到不同形状的等剂量曲线，以适应不同形状的肿瘤的治疗.由于准直器的孔径和源的大小远比源到聚焦点的距离小，在模拟中，我们将⁶⁰Co Y源作为点源处理。对应于孔径尺寸不同的准直器，Y光子发射的立体角由以下公式给出