中国科学技术大学核医学物理研究所和中国医学科学院肿瘤医院合作在Medical Physics期刊上发表了题为 “An automated commissioning method based on virtual source models: Customizing Monte Carlo dose verification models for individual accelerators”的学术论文,研究所的博士研究生程博和中国医学科学院肿瘤医院的物理师徐源是共同第一作者,徐榭教授和戴建荣主任是共同通讯作者。
该论文基于“三源模型”虚拟源,实现了一种加速器自动建模方法。首先,对已有的虚拟源方法做了改进,提出一种新的均整器模型,并修改了粒子源的采样方法。然后,设计了三组目标函数,用来表征蒙特卡罗模拟值与测量值之间的差异。对每组目标函数设定对应的虚拟源参数,并为每个迭代参数设计了特定的步长函数、前进方向和迭代优先级。在此基础上,设计了一套自动优化流程,在不需要任何人为干预的情况下实现虚拟源模型的自动调节过程。将提出的自动建模方法用于9台加速器的建模工作,ArcherQA计算的剂量(QA计划)与ArcCHECK测量值的平均伽马通过率(3%/2mm)都在 97%以上,表明该加速器建模方法的准确性。以核磁引导加速器Unity为例,将该自动建模方法和手动调整“加速器模型参数”的方法进行对比,两种方法都与测量值有较高的一致性。手动建模、自动建模的剂量与测量值的平均伽马通过率(3%/2mm)分别为 99.36%±1.28%和 99.21%±1.03%。两种伽马通过率之间的差异不具有统计学意义(p=0.282)。这一自动建模方法与蒙特卡罗剂量计算引擎相结合,实现了一种可以为每台加速器定制模型的快速剂量验证方法。
表ArcherQA计算结果与ArcCHECK测量结果的伽马通过率
上图为ArcherQA 计算剂量与 ArcCHECK 测量值在临床 QA计划的伽马通过率。(a-i)代表不同加速器中的伽马通过率结果,每张子图上方给出了加速器型号、有无均整器和在临床 QA计划中的伽马通过率平均值。
注:加速器建模主要指次级准直器上方的粒子分布,次级准直器的模拟采用自主研发的准直器模型,体内剂量计算采用的是基于GPU加速的蒙特卡罗剂量计算引擎ArcherRT。
论文链接:https://aapm.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mp.17418