Transcript IAEA phase space fileを用いたX線治療シミュレーション

PHITS
Multi-Purpose Particle and Heavy Ion Transport code System
治療応用実習(VII)
IAEA phase space fileを用いた
X線治療シミュレーション
2015年2月改訂
title
1
本実習の目標
PHITS形式に変換したphase space fileのデータ
を線源としたシミュレーションができるようになる。
Phase space file(VarianClinaciX_6MV_05x05)を線源とした
シミュレーション結果。光子の空間分布（左）と水ファントム
における吸収線量分布（右）。
Purpose
2
実習内容
1.
2.
3.
4.
5.
体系の確認
変換したphase space fileの利用
線源の分析
吸収線量の空間分布の評価
まとめ
Table of contents
3
PSF.inp
初期設定の体系
Water
phantom
Dump data線源
30 cm
Movable collimator
（1辺10cmの立方体4個）
0.5cm
0.5cm
0.5cm×0.5cmの窓ができるように設定
Input file
4
30 cm
約70 cm
体系の確認
はじめに、このインプットファイルで構築している
3次元体系を描画機能を用いて把握しましょう。
Icntl=8としてPHITSを実行すると2つの[t-track]から2次
元平面図がそれぞれ出力され、 icntl=11として実行する
と[t-3dshow]の結果が出力されます。
[T-Track]
title = Track in xyz mesh
・・・・・・
axis = xz
file = track_xz.out
・・・・・・
[ T - 3Dshow ]
title = Geometry check using [T-3dshow]
file = 3dshow.out
・・・・・・
・・・・・・
・・・・・・
[T-Track]
title = Track in xyz mesh
・・・・・・
axis = yz
file = track_yz.out
・・・・・・
Geometry
5
体系の確認
track_xz.eps
3dshow.eps
水ファントム
コリメーター
Geometry
6
実習内容
1.
2.
3.
4.
5.
体系の確認
変換したphase space fileの利用
線源の分析
吸収線量の空間分布の評価
まとめ
Table of contents
7
課題1
変換したphase space fileを線源として
設定してみましょう。
PSF.inp
[Parameters]
icntl =
11
・・・・・・
• 変換したデータファイル(dmp-PHITS.out)
をコピーしてくる
• Icntl=0として輸送計算を実行
[Source]
set:c1[100000000]
set:c2[432410]
totfact = c2/c1
s-type = 17
file = dmp-PHITS.out
dump = -9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
変数c1やc2の数値と
Dump定義文を確認
Source
8
課題1の答え合わせ
変換したphase space fileを線源として
設定してみましょう。
PSF.inp
track_xz.eps（１ページ目）:electron
[Parameters]
icntl =
0
・・・・・・
[Source]
set:c1[100000000]
set:c2[432410]
totfact = c2/c1
s-type = 17
file = dmp-PHITS.out
dump = -9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
track_xz.eps（2ページ目）:photon
Source
Z=0cmの面で
発生するよう
になっている
9
課題2
線源を発生させる位置をZ=-100cmに
変更してみましょう。
PSF.inp
[Source]
set:c1[100000000]
set:c2[432410]
totfact = c2/c1
s-type = 17
file = dmp-PHITS.out
dump = -9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z0=
• [source]セクションにz0のパラメーター
を加える
track_xz.eps（2ページ目）:photon
Z=-100cmの位置から発生させる
Source
10
課題2の答え合わせ
線源を発生させる位置をZ=-100cmに
変更してみましょう。
PSF.inp
[Source]
set:c1[100000000]
set:c2[432410]
totfact = c2/c1
s-type = 17
file = dmp-PHITS.out
dump = -9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Z0= -100
track_xz.eps（2ページ目）:photon
Z=-100cmの位置から発生
他にも、x0,y0やtrcl（座標変換）が利用可能
Source
11
実習内容
1.
2.
3.
4.
5.
体系の確認
変換したphase space fileの利用
線源の分析
吸収線量の空間分布の評価
まとめ
Table of contents
12
課題3
線源がどのようなエネルギー分布や空間的な
広がりをもっているかを調べましょう。
PSF.inp
[ T - C r o s s ] off
title = energy spectrum
・・・・・・
axis = eng
file = cross_eng.out
・・・・・・
• インプットファイルにある2つの[t-cross]
セクションを有効にする
track_xz.eps（2ページ目）:photon
[ T - C r o s s ] off
title = xy-distribution of fluence
・・・・・・
axis = xy
file = cross_xy.out
・・・・・・
どういう線源になっているだろう？
Source
13
課題3の答え合わせ1
線源がどのようなエネルギー分布や空間的な
広がりをもっているかを調べましょう。
PSF.inp
cross_eng.eps（1ページ目） :z=-100cm
[T-Cross]
title = energy spectrum
・・・・・・
z-type = 1
nz = 1
-100.0 -15.0
・・・・・・
axis = eng
file = cross_eng.out
・・・・・・
[T-Cross]
title = xy-distribution of fluence
・・・・・・
axis = xy
1ページ目はz=-100cm
file = cross_xy.out
2ページ目はx=-15cm
・・・・・・
Source
•
•
6MeV以下の連続的な光子
電子は殆ど無い
14
課題3の答え合わせ2
線源がどのようなエネルギー分布や空間的な
広がりをもっているかを調べましょう。
PSF.inp
cross_xy.eps（2ページ目）:photon, z=-100cm
[T-Cross]
title = energy spectrum
・・・・・・
axis = eng
file = cross_eng.out
・・・・・・
[T-Cross]
title = xy-distribution of fluence
・・・・・・
z-type = 1
nz = 1
-100.0 -15.0
・・・・・・
1,2,3ページ目はz=-100cm
axis = xy
file = cross_xy.out 4,5,6ページ目はx=-15cm
・・・・・・
（粒子毎にページが分割）
Source
•
幅の狭い光子ビームとなって
いる
15
課題4
ビーム部分を拡大しその広がりを正確に調べましょう。
PSF.inp
[T-Cross]
title = xy-distribution of fluence
mesh = xyz
x-type = 2
xmin = -25.0
xmax = 25.0
nx = 50
y-type = 2
ymin = -25.0
ymax = 25.0
ny = 50
z-type = 1
nz = 1
-100.0 -15.0
・・・・・・
axis = xy
file = cross_xy.out
・・・・・・
part = electron photon neutron
• Axis=xyとなっている[t-cross]において
タリーする範囲を変更する
• x軸,y軸に関して-1cmから1cmの範囲
• タリーする粒子はphotonのみに変更
cross_xy.eps（2ページ目）:photon, z=-100cm
中心部分を拡大する
Source
16
課題4の答え合わせ
ビーム部分を拡大しその広がりを正確に調べましょう。
PSF.inp
[T-Cross]
title = xy-distribution of fluence
mesh = xyz
x-type = 2
xmin = -1.0
xmax = 1.0
nx = 50
y-type = 2
ymin = -1.0
ymax = 1.0
ny = 50
z-type = 1
nz = 1
-100.0 -15.0
・・・・・・
axis = xy
file = cross_xy.out
・・・・・・
part = photon
cross_xy.eps（1ページ目）:photon, z=-100cm
0.5cm×0.5cmの大きさの
照射野となっている
Source
17
実習内容
1.
2.
3.
4.
5.
体系の確認
変換したphase space fileの利用
線源の分析
吸収線量の空間分布の評価
まとめ
Table of contents
18
課題5
水ファントムにおける吸収線量の
空間的な分布を調べましょう。
PSF.inp
[ T - Deposit ] off
title = z-distribution of dose
・・・・・・
axis = z
file = deposit_z.out
・・・・・・
• インプットファイルにある2つの[t-deposit]
セクションを有効にする
track_xz.eps（2ページ目）:photon
[ T - Deposit ] off
title = xy-distribution of dose
・・・・・・
axis = xy
file = deposit_xy.out
・・・・・・
吸収線量はどうなっているだろう？
dose
19
課題5の答え合わせ1
水ファントムにおける吸収線量の
空間的な分布を調べましょう。
PSF.inp
deposit_z.eps
[ T - Deposit ]
title = z-distribution of dose
・・・・・・
axis = z
file = deposit_z.out
・・・・・・
[ T - Deposit ]
title = xy-distribution of dose
・・・・・・
axis = xy
file = deposit_xy.out
・・・・・・
深部線量分布
dose
20
課題5の答え合わせ2
水ファントムにおける吸収線量の
空間的な分布を調べましょう。
PSF.inp
deposit_xy.eps（1ページ目）:[-15≦z≦-5]
[ T - Deposit ]
title = z-distribution of dose
・・・・・・
axis = z
file = deposit_z.out
・・・・・・
[ T - Deposit ]
title = xy-distribution of dose
・・・・・・
axis = xy
file = deposit_xy.out
・・・・・・
水ファントム表面領域
における線量分布
dose
21
課題6
光子ビームの幅の部分の深部線量分布を調べましょう。
PSF.inp
[ T - Deposit ]
title = z-distribution of dose
mesh = xyz
x-type = 2
xmin = -15.0
xmax = 15.0
nx = 1
y-type = 2
ymin = -15.0
ymax = 15.0
ny = 1
・・・・・・
axis =
z
file = deposit_z.out
・・・・・・
• Axis=zとなっている[t-deposit]において
タリーする範囲を変更する
• x軸, y軸に関して-0.5cmから0.5cmの範
囲
deposit_xy.eps（1ページ目）:[-15≦z≦-5]
ビーム幅の領域のみを
タリーする
dose
22
課題6の答え合わせ
光子ビームの幅の部分の深部線量分布を調べましょう。
PSF.inp
[ T - Deposit ]
title = z-distribution of dose
mesh = xyz
x-type = 2
xmin = -0.5
xmax = 0.5
nx = 1
y-type = 2
ymin = -0.5
ymax = 0.5
ny = 1
・・・・・・
axis =
z
file = deposit_z.out
・・・・・・
deposit_z.eps
深部線量分布
分布に大きな変化はないが
絶対値が変わっている
dose
23
実習内容
1.
2.
3.
4.
5.
体系の確認
変換したphase space fileの利用
線源の分析
吸収線量の空間分布の評価
まとめ
Table of contents
24
まとめ
• Phase space fileをPHITS形式に変換したデータを
線源としたシミュレーションを行った
• 複数のタリーを組み合わせて線源データのエネル
ギー分布と空間的な広がりを調べた
• 水ファントムにおける吸収線量の空間的な分布を
調べた
Summary
25