利用GATE程序模拟6 MV Elekta Synergy加速器治疗头

吴宽，王兴柳，柯卫，薛江粉

杭州市富阳区第一人民医院 放疗中心，浙江 杭州 311400

引言

肿瘤放射治疗是恶性肿瘤治疗的三大手段之一，其目标是给予肿瘤靶区足够的剂量，同时尽可能的保护正常组织。为了实现这一目标，精确的剂量计算是关键。蒙特卡罗（Monte Carlo，MC）方法以其模拟结果的精度著称，是放射治疗剂量计算最精确的方法之一，被誉为“金标准”[1-3]。用于加速器治疗头模拟的MC程序有EGSnrc/BEAMnrc[4]、GEANT4/GATE[5-6]和PENELOPE[7]等。目前，针对各种型号加速器的治疗头，已经开展了很多模拟研究工作[8-10]。这些工作大多是通过EGSnrc/BEAMnrc程序完成，较少见到利用GEANT4/GATE程序进行研究的报道。相比于采用Fortran语言编写的EGSnrc/BEAMnrc程序，GEANT4/GATE程序采用C++语言编写，使用更加方便灵活，通用性更广。

本文利用GATE（V8.0）程序对6 MV Elekta Synergy加速器治疗头进行模拟研究，建立了加速器治疗头的模型。通过对入射电子源的参数进行调整，使模型与实验结果相匹配，得到一组最佳的模型参数。最后，对组织模体比（Tissue Phantom Ratio，TPR）、百分深度剂量（Percentage Depth Dose，PDD）和射野离轴比（Off Axis Ratio，OAR）进行了分析比较，验证了模型的准确性。

1 材料与方法

1.1 模拟软件

GATE（GEANT4 Application for Tomographic Emission）是采用C++语言编写的开源软件，由OpenGATE协作组开发。软件最初聚焦于PET和SPECT成像的模拟，后来拓展到放射治疗领域。该软件包基于开源MC程序GEANT4二次开发而成，继承了GEANT4中经过实验验证的物理模型。与GEANT4一样，软件具有高度的灵活性，可以设置复杂的几何结构和粒子源模型。此外，GATE软件进行了封装，创建了易于使用的宏文件，让用户可以更加快速的上手。基于这些特点，GATE在医学物理中具有广泛的潜在应用前景。……