用于碳离子放疗的金属网纹波滤波器堆叠参数优化研究

分类： 物理学 >> 交叉学科物理及相关领域的科学与技术 提交时间： 2025-05-27

龚晨阳 曾科耀 钟仁明 曾宪虎 蒲越虎

摘要： 点扫描碳离子放疗依赖纹波滤波器（RiFi）提高治疗效率，现有多层金属网纹波滤波器（mRiFi）的堆叠方式为随机堆叠，剂量分布一致性较低。本研究基于Python设计了丝径为0.1mm、丝间距0.5mm、层数分别为10、20、30、40层的mRiFi三维矩阵，并使用遗传算法优化堆叠参数。通过蒙特卡洛剂量模拟程序TOPAS评估碳离子束穿过mRiFi后的布拉格峰展宽能力及优化前后的剂量分布一致性。结果表明，不锈钢材质mRiFi展宽能力强于铝制mRiFi。在100.5MeV/u碳离子通过40层不锈钢mRiFi时，布拉格峰宽度从0.23mm展宽至4.08mm，而铝制mRiFi展宽至1.73mm。遗传算法优化堆叠参数后，笔形束剂量分布一致性提高。对于10、20、30、40层铝和不锈钢mRiFi，优化前后不同照射位置对应的剂量分布与中心照射位置的剂量分布比较，平均y通过率均有提升，且绝大多数情形下有统计学差异。研究表明，通过遗传算法优化的mRiFi能显著提升布拉格峰剂量分布一致性，为碳离子放疗的mRiFi构建提供了更优的解决方案。

通过

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