Transcript ボクセルファントムを用いたX線治療のシミュレーション

PHITS
Multi-Purpose Particle and Heavy Ion Transport code System
ボクセルファントムを用いた
X線治療のシミュレーション
2014年8月改訂
title
1
実習内容
DICOM2PHITSにより出力されるインプット
ファイルをベースに、X線治療シミュレーション
を実行するための線源、コリメーターの設定方
法についてまとめる。
Contents
2
実習内容
1. テスト計算用ボクセルファントムの作成
2. ジオメトリの確認
3. 線源の設定
4. コリメーターの配置
5. スペクトル分析
6. まとめ
Table of contents
3
テスト計算用ボクセルファントムの作成
X線治療シミュレーションのセッティングを行うために、
何度もPHITSを実行させる必要がある。
→ボクセルを粗視化して計算時間を短くする
"data/HumanVoxelTable-KumamotoUniv.data" ! File for conversion of human voxel data
"DICOM-KumamotoUniv/"
! DICOM file directory
1 148
! Minimum slice number, Maximum slice number
1 512 1 512
! Clipping: Nxmin, Nxmax, Nymin, Nymax
8 8 4
! Coarse graining: Nxc, Nyc, Nzc
1
! Origin 0:Center 1:Lab
1
! Z direction +1:forward or -1:backward
1
! PHITS parameter: 0:Minimal 1:PhotonTherapy 2:ParticleTherapy
"PHITSinputs2/"
! Filename for PHITS input
Coarse graining
4
実習内容
1. テスト計算用ボクセルファントムの作成
2. ジオメトリの確認
3. 線源の設定
4. コリメーターの配置
5. スペクトル分析
6. まとめ
Table of contents
5
課題1:ジオメトリの確認
\phits\lecture\lec02フォルダにあるt-track.inpから
2つの[t-track]セクションをコピー&ペーストする。
[T-Track]
title = Track Detection in xyz mesh
mesh = xyz
x-type = 2
nx = 80
xmin = -10.
xmax = 70.
y-type = 2
ny = 80
ymin = -10.
ymax = 70.
z-type = 1
nz = 1
-5.0 5.0
・・・・・・
axis = xy
file = track_xy.out
part = all
gshow = 1
epsout = 1
trcl = 500
全体を確認できる
ようにタリー範囲を
拡大
座標変換を行う
Input file
[T-Track]
title = Track Detection in xyz mesh
mesh = xyz
x-type = 2
nx = 80
xmin = -10.
xmax = 70.
y-type = 1
ny = 1
20.0 40.0
z-type = 2
nz = 160
zmin = -110.
zmax = 50.
・・・・・・
axis = xz
file = track_xz.out
part = all
gshow = 1
epsout = 1
trcl = 500
6
課題1:ジオメトリの確認
この辺りに電子線源と
タングステン標的を設定したい
track-xy.eps
track-xz.eps
実習内容
1. テスト計算用ボクセルファントムの作成
2. ジオメトリの確認
3. 線源の設定
4. コリメーターの配置
5. スペクトル分析
6. まとめ
Table of contents
8
課題2:線源の設定
20MeVの電子線をz=-100cmの位置から発生するよう
に設定する(icntl=0でPHITSを実行)
[ Source ]
s-type = 1
x0 = c87+c81*c84/2
y0 = c88+c82*c85/2
z0 =
-100.00000
z1 =
-100.00000
r0 =
1.0
dir = 1.0
proj = electron
e0 = 20.0
trcl = 500
track-xz.eps
Input file
9
課題3:タングステン標的の配置
X線を発生させるためにタングステン標的を配置してみましょう。
•半径1cm、厚さ1cmの円柱
•z=-95cm。x,y座標は電子線源の位置にあわせる(c/zを使う)
•[surface]セクションで定義する際に座標変換番号(500)を指定
z1
z2
x0
2 cm
[ Surface ]
1 500
pz
2 500
pz
11 500
c/z
・・・・・・
座標位置を
考えてみましょう
1 cm
y0 R
[ Cell ]
1
1 -17.6 1 -2 -11
・・・・・・
98 0 -99 98 #1
99 -1 99
[ Material ]
MAT[ 1 ] 184W
・・・・・・
1.0
Input file
10
課題3:タングステン標的の配置
[ Surface ]
1 500
pz
2 500
pz
11 500
c/z
・・・・・・
-95
-94
c87+c81*c84/2 c88+c82*c85/2 1.0
[ Cell ]
1
1 -17.6 1 -2 -11
・・・・・・
98 0 -99 98 #1
99 -1 99
[ Material ]
MAT[ 1 ] 184W
・・・・・・
2 cm
X線を発生させるためにタングステン標的を配置してみましょう。
•半径1cm、厚さ1cmの円柱
•z=-95cm。x,y座標は電子線源の位置にあわせる(c/zを使う)
•[surface]セクションで定義する際に座標変換番号(500)を指定
1 cm
x0, y0の情報は
[source]セクションから
1.0
Input file
11
実習内容
1. テスト計算用ボクセルファントムの作成
2. ジオメトリの確認
3. 線源の設定
4. コリメーターの配置
5. スペクトル分析
6. まとめ
Table of contents
12
課題4:コリメーターの配置
Input file
60 cm
1 cm
タングステン標的の後ろ側に鉛のコリメーターを配置してみましょう。
•内径1cm、外径60cm、厚さ10cmの鉛
10 cm
•208Pbのみで構成されると仮定
•密度は11.34g/cm3
13
課題4:コリメーターの配置
Input file
60 cm
[ Surface ]
1 500
pz
-95
2 500
pz
-94
3 500
pz
-84
11 500
c/z c87+c81*c84/2 c88+c82*c85/2 1.0
12 500
c/z c87+c81*c84/2 c88+c82*c85/2 0.5
13 500
c/z c87+c81*c84/2 c88+c82*c85/2 30
・・・・・・
[ Cell ]
1
1 -17.6 1 -2 -11
2
2 -11.34 2 -3 12 -13
・・・・・・
98 0 -99 98 #1 #2
99 -1 99
[ Material ]
MAT[ 1 ] 184W
1.0
MAT[ 2 ] 208Pb
1.0
・・・・・・
1 cm
タングステン標的の後ろ側に鉛のコリメーターを配置してみましょう。
•内径1cm、外径60cm、厚さ10cmの鉛
10 cm
•208Pbのみで構成されると仮定
•密度は11.34g/cm3
14
実習内容
1. テスト計算用ボクセルファントムの作成
2. ジオメトリの確認
3. 線源の設定
4. コリメーターの配置
5. スペクトル分析
6. まとめ
Table of contents
15
課題5:スペクトル分析
\phits\lecture\lec02フォルダにあるt-cross.inpから
[t-cross]セクションをコピー&ペーストする。
[T-Cross]
・・・・・・
mesh = xyz
x-type = 2
nx = 1
xmin = -10.
xmax = 70.
y-type = 1
ny = 1
20.0 40.0
z-type = 2
nz = 1
zmin = -80.
zmax = 0.
e-type = 3
emin = 0.100000
emax = 100.0000
ne = 50
・・・・・・
part = electron photon
epsout = 1
trcl = 500
xyzメッシュを使う
Z=-80と0cmの位置
でタリーする
座標変換を行う
Input file
16
課題5:スペクトル分析
\phits\lecture\lec02フォルダにあるt-cross.inpから
[t-cross]セクションをコピー&ペーストする。
[T-Cross]
・・・・・・
mesh = xyz
x-type = 2
nx = 1
xmin = -10.
xmax = 70.
y-type = 1
ny = 1
20.0 40.0
z-type = 2
nz = 1
zmin = -80.
zmax = 0.
e-type = 3
emin = 0.100000
emax = 100.0000
ne = 50
・・・・・・
part = electron photon
epsout = 1
trcl = 500
Z=-80cm
Z=0cm
cross.eps
Input file
X線のエネルギースペクトル
17
実習内容
1. テスト計算用ボクセルファントムの作成
2. ジオメトリの確認
3. 線源の設定
4. コリメーターの配置
5. スペクトル分析
6. まとめ
Table of contents
18
まとめ
• DICOM2PHITSにより出力されるインプットファイ
ルをベースに、X線治療シミュレーションを実行す
るためのセッティングを行った。
• 線源、タングステン標的、コリメーターの設定を
行った。
• [t-cross]を用いてエネルギースペクトルの分析が
行えるようになった。
• 本計算では、ボクセルのサイズを細かくして再度
DICOM2PHITSを実行し、今回の変更部分を追
加する。（phits.inpが上書きされるので注意）
Summary
19