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小野条件下肺介质中光子剂量算法的比较研究
目的 评估用于放疗剂量计算的笔形束(PB)算法、卷积叠加(CS)算法在小野条件下肺介质中的计算精度.方法 建立一包含肺介质的水模体,分别用PB算法、CS算法和蒙特卡罗(MC)模拟计算1 cm×1 cm到7 cm×7 cm射野条件下该模体中的深度剂量和离轴比,并以MC模拟为标准比较深度剂量和离轴比曲线的扩展半影(自定义为10%～90%等剂量线之间的宽度).结果 CS算法和MC模拟的深度剂量一致性很好,在射野大于3 cm×3 cm时,差异在2%以内.PB算法高估了深度剂量,射野越小越明显;CS算法和MC计算的离轴比是一致的,均呈发散状,且射野越大越发散,而PB算法相对内收,且随射野变化不明显.结论 CS算法在肺介质中的计算精度很高,笔形束算法计算精度一般,在射野很小的情况下要慎用.
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Varian Clinac iX 15 MeV光子束能谱重建
目的:精确重建Varian Clinac iX 15 MeV光子束能谱.方法:利用先验模型和遗传算法,以光子束中轴百分深度剂量(PDD)为基础数据实现医用直线加速器光子能谱重建.1.EGS模拟仿真Varian Clinac iX治疗头和标准水模体,获得15MeV光子束的模拟能谱以及单能光子中轴PDD数据;2.根据测量得到的中轴PDD数据以及模拟得到的单能光子中轴PDD数据,运用遗传算法优化求解先验模型的参数;3.将优化后的先验模型所计算的结果作为初始化种群,再用遗传算法二次优化重建光子能谱.结果:重建能谱与蒙特卡洛模拟得到的能谱具有良好的一致性,相关系数为0.9970;重建能谱的平均能量与由相空间文件分析所得平均能量的相对误差为1.16％;根据重建能谱计算得到的中轴PDD数据与实际测量的中轴PDD数据之间的相关系数为0.9999.结论:利用先验模型和遗传算法进行光子束能谱重建可靠有效,具有实用价值.
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用蒙特卡罗模拟评估小野条件下肺介质中AAA算法的精度
目的:用蒙特卡罗模拟评估放射治疗剂量计算使用的各向异性分析算法(Anisotropic Analytical Algorithm,AAA)在小野条件下肺介质中的计算精度.材料与方法:建立一包含肺介质的水模体,分别用AAA算法、笔形束卷积算法(Pencil Beam Convolution,PBC算法)(作为对比)和蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)模拟计算2 cm×2 cm到8 cm×8 cm射野条件下该模体中的深度剂量和离轴比,并以MC模拟为标准比较深度剂量,用一维伽马分析对离轴比进行分析.结果:AAA算法在2 cm×2 cm射野肺介质区域高估了深度剂量,其它情况均低估了深度剂量,剂量偏差范围为-0.24％～2.66％,PBC算法在肺介质区域高估了深度剂量,剂量偏差的范围为1.18％～14.55％.AAA算法计算的离轴比和MC模拟,在射野剂量平坦区相对内收,在剂量跌落区向两侧发散,但AAA算法略高估了射野边缘的剂量,一维伽马分析(与MC相比)通过率为100％(3 mm/3％).PBC算法在射野剂量平坦区相对发散,而在剂量跌落区向两侧内收.一维伽马分析通过率范围为51％～88％.结论:在肺介质中,AAA剂量计算的结果与MC模拟的一致性较好,与PBC算法相比,剂量计算的精度较高.
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基于蒙特卡罗模拟的CyberKnife病人治疗计划剂量验证
目的:为保证CyberKnife的精确治疗,本研究利用蒙卡方法建立一套适用于CyberKnife的蒙卡剂量验证系统,并与实际计划的放射治疗计划系统(Treatment Planning System,TPS)优化结果相比较,验证TPS所得的优化剂量.方法:采用BEAMnrc和DOSXYZnrc模拟代码,模拟Accuray第4代CyberKnife治疗系统.研究中对直径分别为25 mm、30 mm、40 mm、50 mm、60 mm的5个准直器进行模拟得到组织体模比(Tissue Phantom Ratio,TPR)数据和剂量离轴比(OffAxis Ratio,OAR)数据,并与测量数据比较,以确保系统的精确性.结果:在TPR和OAR数据的比较中,模拟系统所得数据和实际测量所得数据吻合的很好.在深度为5 cm时,准直器视野范围内OAR数据的全局相对误差均小于1％;自动化质量验证模体40％等剂量线内伽玛因子通过率为99.88％(3 mm,3％),1例肝部病人计划模拟中,对应的伽玛因子通过率为88.56％(3 mm,3％).结论:建立的蒙卡系统能够正确地模拟CyberKnife出束情况,实施治疗前病人计划的剂量验证工作,适用于作为基于蒙卡的第三方剂量检验软件.
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蒙特卡罗模拟评价尿路大肠埃希菌感染的氟喹诺酮类给药方案
目的 根据抗菌药物的药动学/药效学(PK/PD)理论,应用蒙特卡罗模拟评价氟喹诺酮类药物在治疗尿路大肠埃希菌感染时,不同给药方案的疗效.方法 对莫西沙星、左氧氟沙星和环丙沙星静脉给药方案治疗尿路大肠埃希菌(Escherichia coli)的效果进行蒙特卡罗模拟,将获得的累积反应分数(CFR)作给药方案的比较.结果 静脉给予左氧氟沙星0.50 g qd、0.75 g qd的给药方案治疗尿路大肠埃希菌的CFR＞90％,为有效的治疗方案;而莫西沙星0.40 g qd以及环丙沙星0.20 g q12 h、0.50 g q12 h的给药方案CFR＜90％,不作为推荐给药方案.结论 对于尿路大肠埃希菌感染,左氧氟沙星0.50 g qd、0.75 g qd为氟喹诺酮类药物的有效给药方案;莫西沙星、环丙沙星对尿路大肠埃希菌的效果不理想.
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蒙特卡罗模拟优化CVVH患者头孢哌酮舒巴坦钠的给药方案
目的 应用蒙特卡罗模拟(MCS)优化ICU肾衰竭接受连续性静脉-静脉血液滤过(CVVH)治疗患者头孢哌酮舒巴坦钠抗鲍曼不动杆菌(AB)感染的给药方案.方法 查阅头孢哌酮舒巴坦钠对AB的低抑菌浓度(MIC)及其药动学资料,CrystalBall软件模拟5 000例后得到f％T＞MIC值及其概率分布,发现佳给药方案.结果 对于ICU肾功能正常患者,在3 gq8 h,3 gq6h,6gq8h及6g q6 h给药方案下均无法达到满意的抗菌效果,f％T＞MIC＞40％的概率均小于90％;对于ICU肾衰竭接受CVVH治疗患者,在6gq6h给药方案下有较好的治疗效果,f％T＞MIC＞40％的概率约90％.结论 随着近年AB对头孢哌酮舒巴坦钠耐药率的增加,ICU肾功能正常患者使用常规剂量头孢哌酮舒巴坦钠已无法达到满意的抗菌效果,而在ICU接受CVVH治疗的肾衰竭患者仍可推荐使用6 g q6h的给药方案.
关键词： 头孢哌酮舒巴坦钠 鲍曼不动杆菌 蒙特卡罗模拟 连续性静脉-静脉血液滤过 -
Varian23EX加速器多叶准直器的蒙特卡罗模拟及测量验证
目的：基于蒙特卡罗方法建立Varian直线加速器多叶准直器模型，用于模拟任意形状的射束分布。方法根据厂家技术文档中多叶准直器的机械参数，使用BEAMnrc的组件DYNVMLC模拟多叶准直器的几何结构，通过对比蒙特卡罗模拟结果和测量结果来验证该模型。结果蒙特卡罗计算结果和测量结果基本一致，偏差在3%以内。结论使用蒙特卡罗方法精确建立了Varian直线加速器多叶准直器模型，可以用于分析多叶准直器几何属性对剂量分布的影响。
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应用蒙特卡罗模拟法优化产ESBLs肠杆菌感染的拉氧头孢给药方案
目的:评估拉氧头孢抑制产超广谱β-内酰胺酶(ESBLs)菌株的活性,优化其给药方案.方法:收集产ESBLs的菌株,采用肉汤稀释法测定低抑菌浓度(MIC),通过蒙特卡罗模拟(MCS)法评估了拉氧头孢每个稳定状态下游离药物浓度(％fT＞MIC)的目标达成概率.结果与结论:根据MCS结果,在70％fT＞MIc获得80％目标达成率的有效给药方案是:每12小时输注1 g剂量,输注时间超过3～4 h,用于抗大肠杆菌；每8小时输注1 g剂量,输注时间超过2～4 h,用于抗肺炎克雷伯菌.
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Markov模型应用于药物经济学中效用值的计算及实例分析
目的:阐述Markov模型基本概念和基本分析方法,为Markov模型在药物经济学中计算效用值的应用提供方法学参考.方法:参考国内、外相关文献及专著,结合具体实例对Markov模型在药物经济学中的运用进行阐述.结果与结论:Markov模型能较好地模拟慢性疾病的发展过程,特别适用于对临床干预远期效果的决策评价.
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气腔存在和小野条件下不同光子剂量算法的计算精度比较
为了评估放射治疗剂量计算常用的笔形束(PB)算法、卷积叠加(CS)算法处理小野且气腔存在条件下的计算精度,建立一包含气腔的水模体,分别用PB算法、CS算法和蒙特卡罗(MC)模拟计算1 cm×1 cm～7 cm×7cm射野条件下该模体中的深度剂量和离轴比,并以MC模拟为标准比较深度剂量和离轴比曲线的扩展半影(自定义为10％～90％等剂量线之间的宽度).研究结果显示PB算法和CS算法均高估了深度剂量,相比之下PB算法高估的程度更严重；CS算法计算的离轴比和MC模拟接近,向两侧发散,而PB算法计算的离轴比无明显发散.这表明在小野且气腔存在的情况下,PB算法和CS算法的计算精度都不高,但相对来说CS算法的计算精度高于PB算法.
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由测量驱动的蒙特卡罗模拟虚拟源的参数选择
基于蒙特卡罗(MC)方法的剂量计算算法已被普遍认为是可以在放射治疗中使用的精确的计算工具.放射治疗中的MC模拟可分成两个部分,即对源的模拟和对实际患者的模拟.本文使用测量数据驱动的虚源模型建立了模拟直线加速器治疗头的虚拟源,通过与三维水箱中的测量数据比较,研究了虚拟源各种参数选择与计算精度之间的关系,表明考虑了初始光子源和次级光子源的综合影响,并选择合适的各种参数,由虚拟源出发的水模中的MC剂量分布可以与测量结果相一致,从而满足临床MC模拟的建模要求.
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新的f％T＞MIC计算方法在抗生素PK/PD折点确定中的应用
目的 研究并提出一种针对时间依赖性抗生素f％T＞MIC计算的新方法,克服原常规算法的局限性,可用于解决口服抗生素无法计算PK/PD折点的问题.方法 通过研究常规PK/PD折点计算的原理及步骤,建立了一种新的f％T＞MIC计算方法,并以两种算法对Beagle犬静脉注射头孢他美的PK/PD折点进行计算和比较.结果 新算法在关键步骤上基于曲线拟合,不依赖药动学房室模型,不受房室模型和给药途径限制,与常规算法比较f％T＞MIC和PTA值相关性良好,相关系数分别为0.999和0.969.结论 新的f％T＞MIC计算方法,有望为各种给药途径及给药方案下时间依赖性抗生素PK/PD折点的确定提供一种新的思路.
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替加环素对4种耐药菌体外抗菌活性及其药效学评价
目的 测定替加环素对4种耐药菌的体外抗菌作用并对其药效学进行评价.方法 采用微量肉汤稀释法测定替加环素对453株耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌,421株泛耐药鲍曼不动杆菌,124株耐万古霉素的肠球菌以及235株产ESBLs的大肠埃希菌的低抑菌浓度(MIC).整理已发表的替加环素的药代动力学资料,设置AUC24/MIC ＞18对革兰阳性菌、AUC24/MIC ＞6.96对革兰阴性菌为替加环素的药效学目标,利用Crystal Ball软件模拟出5000例患者的目标获得概率并计算得出累积反应分数.结果 替加环素对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌、耐万古霉素的肠球菌、产ESBLs的大肠埃希菌的敏感率为100％,对泛耐药鲍曼不动杆菌的敏感率仅为54.5％.蒙特卡罗模拟结果显示,对于耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌、耐万古霉素的肠球菌、产ESBLs的大肠埃希菌,替加环素50mg剂量组的累积反应分数均达到90％以上.而替加环素50mg剂量组对泛耐药鲍曼不动杆菌的累积反应分数为13.34％,即使将药物剂量增加到100mg其累积反应分数也只有15.55％.结论 除泛耐药的鲍曼不动杆菌外,替加环素对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌、耐万古霉素的肠球菌、产ESBLs的大肠埃希菌有很好的抗菌活性,临床上应用替加环素治疗泛耐药鲍曼不动杆菌可能无法达到理想的治疗效果.
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动态旋转体部伽玛刀辐射剂量学蒙特卡罗模拟研究
目的:在同一蒙特卡罗(MC)模拟平台上,对不同型号的动态旋转体部伽玛刀辐射剂量学进行MC模拟研究.方法:①根据体部伽玛刀聚焦照射模式,选择代表机型,即OUR-QGD型体部伽玛刀和LUNA全身伽玛刀;②基于EGSnrc分别进行MC建模;③利用EBT3胶片和160 mm有机玻璃球模体测量焦点处剂量分布进行MC模型验证;④利用验证的模型进行剂量学研究.结果:OUR-QGD型体部伽玛刀和LUNA全身伽玛刀的MC模型模拟结果分别与对应的实验测量进行对比,不同准直器条件下,剂量分布半高宽偏差均≤1 mm,MC模拟的输出因子和厂商数据对比,偏差均在±4%之内,并进一步对偏差进行了分析.结论:动态旋转体部伽玛刀辐射剂量学MC模拟研究,基本可以为目前临床使用的不同机型体部伽玛刀的辐射剂量学质量控制提供重要参考和依据.
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LUNA全身伽马刀输出因子的蒙特卡罗模拟研究
目的：利用蒙特卡罗模拟方法，对LUNA全身伽马刀重要剂量学参数输出因子进行研究。方法：采集厂商提供的技术数据文档，建立LUNA全身伽马刀蒙特卡罗模型，模型验证后结合厂商测量输出因子所用探测器，设置蒙特卡罗模型相关参数进行模拟计算，比较分析厂商提供的输出因子与蒙特卡罗模拟计算出输出因子的差异。结果：在3%偏差范围内，不同准直器条件下，厂商提供的输出因子和蒙特卡罗模拟计算得到的输出因子符合性好，并进一步分析了相关差异的原因。结论：LUNA全身伽马刀输出因子的蒙特卡罗模拟研究为该设备的临床使用和质量控制提供了参考和依据。
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TH-PPL CT防护铅罐屏蔽效果的模拟与研究
本文利用Geant4模拟了FD3013数字γ辐射仪探测器探测晶体,对137Cs(0.661 MeV)的y射线的探测效率,和TH-PPL CT教学仪防护铅罐对137Cs源的防护效果,并建立了简易人体模型,仿真计算了人体吸收剂量,结果显示防护铅罐屏蔽后的辐射剂量在可接受的水平内.
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工业X-CT散射校正技术综述
在工业X-CT成像系统中,散射现象对重建图像的质量有重要的影响,一直是CT研究的热点之一.随着工业X-CT系统的新发展,锥束CT也逐渐被广泛应用,由于成像质量要求高,散射成二维分布,及新型平板探测器的应用,对散射校正带来更大的挑战.在传统的散射校正方法基础上,近几年出现了众多新的校正方法.本文首先分析了散射干扰的形成原理,介绍了散射评估方法,同时又对目前主要的几种校正方法进行了归纳总结,并对散射校正研究的发展趋势进行了展望.
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钆示踪中子伽马能谱测井方法的蒙特卡罗模拟
利用蒙特卡罗方法分别模拟砂岩和石灰岩地层渗钆前后的热中子计数及俘获伽马能谱,研究利用渗钆前后的热中子计数率比R及俘获伽马能谱的计数比n(Gd)/n(H)确定饱和度的方法,确定R及n(Gd)/n(H)与孔隙度Φ、渗钆浓度、饱和度和岩性等影响因素的关系.
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PGNAA方法测量元素的非线性规律研究
瞬发伽玛中子活化分析(prompt gamma neutron activation analysis,PGNAA)在线分析仪广泛应用于水泥、煤炭等工业控制领域,由于工业现场产量的变化,导致皮带上物料的厚度不恒定,当物料厚度变化时,在线分析仪的测量结果会出现偏差.为消除在线分析仪测量不同厚度物料的测量偏差,通过理论分析和蒙特卡罗模拟(MCNP)研究中子自屏蔽和伽玛自衰减影响,并寻求修正模型.根据探测器接收特征伽玛射线的计算公式进行理论分析,利用蒙特卡罗软件建立PGNAA在线分析仪装置模型,分别模拟Al2 O3、SiO2、CaO、Fe和水泥生料等物料随厚度变化的特征射线计数,以水泥在线分析仪为例,寻求修正模型.结果表明,特征伽玛射线强度不随物料厚度增加而线性增长,按照线性标定方法的在线分析仪测量误差增大,各元素平均相对误差大于10％;根据水泥生料各元素的特征射线计数与物料厚度之间的关系,建立适用于测量水泥生料的多项式厚度修正模型.与线性标定相比,修正后分析仪测量误差降低30％ 以上,可为煤质、烧结料、铝土矿等块状物料的PGNAA元素检测提供修正方法.
关键词： 瞬发伽玛中子活化分析(PGNAA) 蒙特卡罗模拟 自屏蔽 自衰减 -
快中子伴随α粒子成像技术在 包裹爆炸物检测中的应用
快中子伴随α粒子成像技术(API)用于爆炸物检测,可有效探测隐藏爆炸物,基于该方法设计了包裹爆炸物检测中子装置,模拟计算硅酸钇镥(LYSO)γ射线探测器的探测效率和能量响应,并与实验进行对比,符合较好.分别采用快中子非弹性散射直接测量方法和A PI方法对石墨样品进行对比检测实验,结果表明,A PI方法可有效抑制快中子与周围环境产生的强γ干扰信号;通过对石墨、水、三聚氰胺等进行实验测量,获得C、N、O元素的相对纯净谱.同时将洗衣粉、奶粉等干扰物与TNT、硝铵样品一起放置进行测试,得到多种样品在不同条件下的高信噪比谱数据,可为爆炸物的准确鉴别提供参考.
