Monte Carlo方法在放射治疗计划剂量计算中的应用

为了在放射治疗计划系统中的临床应用,探讨Monte Carlo剂量计算方法。应用已经建立Monte Carlo虚拟源模型,针对一例食道肿瘤病例,完成该食道癌患者放射治疗计划各个射野的剂量计算,并进行了计划设计。研究发现,高剂量区与计划靶区(PTV)保持了很好的适形,关键器官的照射量很小,得到了很好的保护。结果表明,用Monte Carlo虚拟源剂量计算模型生成的剂量分布符合临床放射治疗的实施原则,治疗计划靶区得到了高剂量照射,危险器官受照剂量远低于耐受剂量。由于该模型的精确性,完全可以替代现有的解析型剂量计算模型。     

基于MonteCarlo模拟的快速有限笔束算法研究

提出一种基于Monte Carlo模拟的快速有限笔束算法(finite size pencil beams,FSPB),并根据有限笔束的核心思想,利用Monte Carlo模拟的多角度1cm×1cm野剂量分布数据,对不同入射角度的有限笔束的剂量分布数据进行直接矩阵存储,完全束的剂量分布基于原始数据的叠加得到.基于若干算例,比较分析了本算法计算结果与Monte Carlo直接模拟的实际剂量分布,其精度和速度达到预期效果.本算法为IMRT逆向计划过程的剂量计算又增加了一种算法选择.     

医用加速器场所中子和感生γ光子剂量当量的计算分析

医用高能加速器在广泛应用的同时,也存在着相关的辐射屏蔽问题,特别是迷宫内剂量的快速估算。该文对当前典型的迷宫内中子及感生γ光子剂量当量的计算方法进行了汇总,将其应用于多折迷宫的计算案例中,并与基于MCNP(Monte Carlo N-particle transport code)的Monte Carlo模拟值进行对比。结果表明:这些计算方法基本能够较为精确的估算迷道内不同点的中子和感生γ光子剂量当量,与Monte Carlo模拟值的偏差在1个数量级以内,但可能会低于模拟值。在实际应用中,可通过乘以安全系数以防止剂量低估。     

光子在生物组织中输运过程的模拟研究

随着激光在医学上应用的日益发展,特别是光动力疗法诊治恶性肿瘤的深入研究促使人们对生物组织中光能的分布和光的传输问题越来越感兴趣。Monte Carlo方法作为一种统计随机抽样的模拟方法,在这一领域得到了非常广泛的应用。本文概括介绍了组织光学中研究激光在生物组织中输运过程的方法和重要意义。重点描述了Monte Carlo方法的基本原理和利用Monte Carlo模拟激光在生物组织中输运的具体步骤。评述了Monte Carlo方法在组织光学中的研究进展,对其发展趋势作了展望。     

BNCT物理剂量Monte Carlo程序系统——MCDB及算法

硼中子俘获治疗(BNCT,boron neutron capture therapy)规划软件系统MCDB(Monte Carlo dosimetry inbrain),包括医学前处理、Monte Carlo物理剂量计算和后处理。采用中心点方法确定网格的材料和密度,并自动生成Monte Carlo输入文件。MCDB借鉴并发展了一套网格几何下的快速粒子径迹算法,取得了与MCNP程序一致的剂量计算结果,计算速度较MCNP程序提高2.7~3.5倍。MCDB可进行并行计算,具有线性加速比,能够满足BNCT临床对计算时间和精度的要求。     

中子时间常数的Monte Carlo计算方法

为了研究核装置内中子密度随时间的瞬态变化规律,在Monte Carlo程序DSMC(dynamic system Monte Carlo)的基础上发展了一种新的计算核装置中子时间常数方法,该方法先求得本征分布源,然后求中子时间常数。通过与MCNP(Monte Carlo N-particle)程序计算α本征值的方法及两个模型的计算结果比对分析发现:在超临界和临界情况下两者结果一致;在较深次临界情况下,新方法克服了MCNP程序方法的不足,计算结果更为可靠,特别是在MCNP4C不能顺利完成计算的情况下,新方法依然有效。     

X射线对双层封装材料剂量增强效应的影响

用Monte Carlo方法计算了双层封装结构Al/Au-Si, Kovar/Au-Si, Au/Al-Si和Au/Kovar-Si对不同能量X射线在Si中的剂量增强系数, 并进行比较. 结果确定了半导体器件Si中的剂量增强灵敏区大小, 并且得到了这四种封装结构在Si中灵敏区不同位置处的剂量增强系数及引起剂量增强的X射线能量范围.     

闪光照相中的权重抽样法

为了更好地解决闪光照相深穿透中粒子碰撞位置而带来的大记录问题,提出了权重抽样法。该方法根据X光衰减特性,结合粒子输运的权重因子方法和Monte Carlo随机抽样方法,有效地降低了深穿透问题中深穿透区粒子碰撞几率的涨落。将此方法应用到MCNP(Monte Carlo N-particle)中,减小了与解析计算结果的误差,提高了累积因子的计算精度。     

PearsonⅦ分布在VaR模型分析中的应用

Va R(在险价值 )方法被广泛地应用在金融市场风险管理中 .传统的计算 Va R方法——历史模拟法 ,Risk Metrics方法和 Monte Carlo模拟法 ,都不能对市场风险分布的“厚尾”现象给出较满意的分布和计算方法 .本文把 Pearson 分布应用到 Va R模型的计算中 ,得到了很好的效果 .     

大功率辐照加速器X射线转换靶设计

为完成可用于木材辐照检疫的大功率辐照加速器项目,设计了其中的X射线转换靶.通过理论分析和Monte Carlo方法模拟计算了几种常用靶材(Au, W, Ta, Cu)的X射线光子剂量产额与靶厚的关系.在确定了各单质靶最佳靶厚的基础上,进行了多层复合转换靶的结构研究.在保证光子剂量产额较高的前提下,兼顾转换靶的冷却效果,选择设计了两种分别以Ta和W为主靶材料、不锈钢为基底的复合靶方案.不锈钢基底中间设置3条水道,在冷却的基础上可对产生的X射线能谱进行硬化.这两种复合靶的热分布计算及产生的X射线均匀性均可满足实际工程的需要.     

基于MCNP5和ORIGEN2.1程序的停堆剂量程序开发与 初步验证

为了准确分析核设施停机后周围空间的三维辐射剂量场分布情况,基于严格两步法(rigorous two step method,R2S)停堆剂量计算的方法,开发了基于蒙特卡罗输运计算程序MCNP5和燃耗计算程序ORGEN2. 1耦合的三维停堆剂量计算程序M OCA,实现了中子输运计算、材料活化计算和光子剂量计算的自动耦合,并通过中子辐照例题与Super MC程序进行对比验证,结果表明MOCA的计算结果与Super MC计算的结果吻合较好,可以为核设施的运维检修以及退役的剂量率空间分布提供参考数据。     

放射治疗剂量分布的计算机仿真

给出一种Fortran DPM程序与Matlab语言相结合的放射治疗剂量分布仿真方法.利用蒙特卡罗方法模拟放射治疗剂量分布,改写已有的用Fortran语言编写的放射治疗程序DPM(dose planningmethod),与方便图形处理的Matlab语言相接口,处理DPM得到的计算结果.仿真结果表明,通过这种结合处理,可以很方便地得到等剂量分布曲线和等剂量面等图形,将仿真出的剂量计算结果明显地显示出来,为实际应用带来很多方便.     

电子束辐照材料剂量分布的蒙特卡罗计算

采用蒙特卡罗程序EGSnrcMP模拟软件的用户代码DOSXYZnrc模拟计算了能量为4.0MeV在聚苯乙烯材料的三维剂量分布;计算了在2.5~4.0 MeV能量范围内电子在聚苯乙烯材料和水中的剂量深度分布;计算了不同电子束射野大小对剂量分布的影响.计算的结果以绝对剂量的形式给出,误差在1%以内.该程序能够提供优化电子束辐射加工工艺的一种高效实用的理论估算方法.     

蒙特卡洛法在辐射传热中的应用研究

针对蒙特卡洛法计算辐射传热的核心问题，研究了如何正确模拟辐射过程中发射能束的位置、方向、吸收、反射及反射方向，提出了以积分概念分布为基础的算法。通过对实例模型的计算表明，该算法可用于有曲面和非均匀面的辐射传热系统的计算，且具有收敛快、精度高的优点。     

空调客车室内太阳辐射换热比例分布研究

采用Monte Carlo数值模拟方法，对SH6700中型空调客车室内各表面太阳透射辐射的分配比例进行了计算．计算结果与实测较好地吻合，表明数值模拟太阳辐射传递可以定量确定太阳辐射在车室内各固体表面引起的热流变化，对空调负荷的准确计算及车室内空气流场温度场数值模拟结果的正确性有重要意义．     

微型低压限流器跑弧区磁场的计算及其对限流性能的影响

通过蒙特卡罗方法和其它数值方法在计算电器灭弧系统载流单元磁场方面的对比说明引入蒙特卡罗方法是有效的，并把该方法引入到积分方程法中，从而简化了软件的设计和计算过程的复杂性，同时，用积分方程法计算了３种不同结构的灭弧室中跑弧区的磁场，并结合实验结果，发现这３种结构中的ｂ种结构能生有利于电弧熄灭的磁场分布，因而具有较好的限流性能。     

大型集装箱检测系统探测效率的MC模拟计算

为了研究各种不同能量和能谱分布的入射射线对于“大型集装箱辐射检测系统”成像质量的影响 ,通过采用Monte Carlo (MC)模拟方法 ,对该问题进行了计算求解。采用通用电子和光子模拟计算程序 EGS4,在保证足够的计算粒子数目的条件下 ,具有较高的计算精度。对 0 .8Me V单能光子和最大能量分别为 2 ,3,7Me V连续谱情况 ,从透射深度、丝分辨率和对比度灵敏度 3个方面加以分析和比较 ,给出了这 3个指标的数值范围 ,从而得到能量和能谱分布对系统成像质量的影响。这表明 MC方法能够应用于大型集装箱检测系统     

地铁车站基坑工程工期风险值计算

基于全概率、蒙特卡洛思想,构建阶段工期变化风险值的计算方法与步骤.从工期未发生异常变化、工期发生异常变化但未采取补救措施,以及工期发生异常变化且采取补救措施3方面进行阶段工期变化风险的概率计算,建立了工期异常时间全概率法的计算公式;运用蒙特卡洛思想,构建了基于Matlab的阶段工期变化风险蒙特卡洛法的计算步骤,并将贝塔分布函数用于描述工期变化.最后以某车站基坑工程为例,计算获得了该基坑开挖与支护工期变化风险值,验证了全概率法和蒙特卡洛法的实用性.