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研究生: 李憲昇
Li, Hsien-Sheng
論文名稱: 清華大學硼中子捕獲治療計畫程式THORplan劑量計算準確度驗證
指導教授: 薛燕婉
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年: 2008
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 61
中文關鍵詞: 硼中子捕獲治癌計畫程式
外文關鍵詞: THORplan, BNCT
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  • 在癌症對人類生命威脅越來越大的同時,各種治療方式也不停的進步。硼中子捕獲治療(BNCT)便是其中一種,利用其高LET、標靶治療的特性,避免其他正常組織接受不必要的劑量,減低副作用,提升治癒率與病人的生活品質。
    清華大學自行發展之BNCT治療計畫程式THORplan自2004年林宗逸學長以IDL語法建構起完全圖型化界面後,歷經一再改版至今2.1.7版。本研究針對此新版程式先進行功能與準確性測試;然後再應用在長庚醫院、台北榮民總醫院提供的GBM病人CT案例上。
    本研究利用頭型數值假體進行THORplan之準確性驗證。同時也對國際上BNCT臨床使用之SERA與NCTPlan進行準確性評估。結果顯示,與採解析模型之參考計算比較,SERA會高估熱中子通率2%至5%,造成中子劑量高估2%~9%;其光子劑量結果則很接近參考值;總劑量受中子劑量高估影響也呈現高估的情形。NCTPlan深度大於2公分則是會低估熱中子通率5~19%;造成光子劑量及總劑量也都會低估。THORplan除了在組織交界面受限於CT影像厚度有較大誤差外,其餘與參考計算結果相差僅1%,準確性明顯優於SERA與NCTPlan。
    本研究亦針對長庚紀念醫院、台北榮民總醫院提供之GBM病人CT影像,透過THORplan進行劑量評估。在長庚的案例中,於熱中子通率較高的深度1.8~4.8公分繪製一直徑3公分之假想腫瘤,並將其硼濃度設為正常組織的三倍。硼劑量如預期在腫瘤區約為正常組織的九倍,最大治療比例達4.16。定位靈敏度測試顯示,射源面與病人的距離的不準度對劑量影響最大;位移1.5 cm影響約7%。在榮總之GBM 病例中,由於腫瘤體積相當大,以致DVH圖顯示劑量分佈較不理想。建議此種病例宜以多次照射來減少腫瘤體積,提昇治療效果。
    本研究對THORplan之使用與改進建議為:(1)THORplan中總劑量有兩種劑量計算方式可選用,分別為組織劑量轉換因子(KERMA factor) 和能量投遞計數。透過使用Modified Snyder Phantom的數值假體測試,建議採F6 卡方式計數。(2)THORplan中硼劑量建議使用FM4 卡計算。(3)THOR超熱中子束除了中子射源外,同時會有光子射源,此光子射源會貢獻最多約1 cGy/min之背景劑量。 目前使用的THORplan為2.1.7版,在未來的THORplan 3.0版中,劑量計算除了使用F6 卡方式外,還會將FM4計數方式加入,以針對重要元素進行劑量計算。而在劑量顯示上也會增加更多資訊,如重要器官之體積、最大劑量、最小劑量等。THORplan計算核心為MCNP,目前使用版本為4C,其對記憶體支配能力較差。未來也將適時更新為MCNP5版。透過THORplan、MCNP的更新,臨床治療評估病人劑量分佈時,將會更準確、快速。


    誌 謝 I 摘 要 II 目錄 III 圖目錄 IV 表目錄 VI 第一章 簡介 1 第二章THORplan治療計畫程式系統 2 2.1 THORplan簡介 2 2.2 THORplan流程 5 2.3 THORplan與其他治療計畫使用上之差異 7 2.4 THORplan劑量計算方式之測試 8 2.4.1使用劑量轉換因子及F6 card計算劑量率 8 2.4.2 硼劑量計算-使用1ppm 硼元素劑量轉換因子與FM4 card 9 2.5 光子射源檔對劑量之貢獻 14 2.6 治療計畫計算所需時間 16 第三章 以數值頭型假體計算驗證THORplan之準確性 17 3.1數值頭型假體 (Modified Snyder Phantom )不含硼之背景劑量計算 17 3.2含腫瘤數值頭型假體之劑量計算 34 第四章 使用THORplan進行GBM病例劑量評估 39 4.1 長庚GBM 病例 39 4.2 病人定位不準度對治療計畫準確性之影響 44 4.3 榮總GBM病例 52 第五章 結論與未來工作 57 參考文獻 59

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