аспирант физико-математических наук;
graduate student of physical and mathematical sciences;
кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
Цель: Разработка эффективного способа моделирования методом Монте-Карло системы Гамма-Нож модели Perfexion на основе поворота частиц в файле фазового пространства PSF (phase space file). Этот способ не нуждается в моделировании всех 192 источников излучения установки, распределенных в коллиматоре конической формы. Моделирование выполняется только для 5 источников из 192 источников для каждого коллиматора установки. Материал и методы: В предыдущей модели системы Гамма-Нож применялся файл фазового пространства только для одного источника при моделировании дозового распределения методом Монте-Карло, так как такое фазовое пространство одинаково для всех 201 источника прежней модели. Модель Perfexion является более сложной как из-за не-коаксиального расположения источников, так из-за сложности самой системы коллиматора. В данной работе предложен эффективный способ моделирования излучения для модели Perfexion с помощью файла фазового пространства с использованием программного пакета Penelope. При этом файл фазового пространства был создан для одного источника в каждом кольце, т.е. всего 5 файлов для каждого размера коллиматора. Файлы фазового пространства для других источников были получены с помощью поворота вокруг оси Z азимутальным перераспределением частиц, после чего полученные файлы фазового пространства одного кольца сохранялись вместе в одном файле. Результаты: Достоверность полученных результатов проверялась сравнением дозовых профилей и выходных факторов с результатами расчетов по алгоритму TMR10 планирующей системы Leksell Gamma Plan в гомогенной среде. Критерий приемлемости между расчетами по TMR10 и методом Монте-Карло основан на гамма-индексе (GI), значение которого больше единицы не обнаружено для всех случаев, что свидетельствует о хорошем согласии результатов. Различия между факторами выхода, полученными в данной работе, и данными TMR10 для коллиматоров диаметров 8 и 4 мм составляют 0,74 и 0,73 % соответственно. Заключение: В работе успешно разработан и предложен эффективный способ моделирования системы Гамма-Нож модели Perfexion. Данный способ обеспечивает корректные расчеты дозовых распределений в гомогенной среде для коллиматоров с диаметром 16, 8 и 4 мм.
Purpose: To develop an effective method of Monte Carlo simulation of the GammaKnife Perfexion system by rotating particles in the phase space file (PSF). This method does not require simulating of all 192 sources that are distributed in the conical form of the Perfexion collimator. The simulation was performed only for 5 out of 192 sources for each collimator size. Material and methods: Monte Carlo simulation of dose distribution for previous models of GammaKnife system requires phase space file for only one source, since this phase space is identical for all the 201 sources. The Perfexion model is more complex due to the non-coaxial positions of the sources and the complexity of the collimator system itself. In this work, we present an effective method to simulate the Perfexion model using a phase space file. Penelope Monte Carlo code was used to perform this simulation. In this method, the PSF was obtained for one source in each ring, resulting in five files for each collimator size. PSF for other sources were created by azimuthal redistribution of particles, in the obtained PSF, by rotation around the Z-axis. The phase space files of the same ring were then stored together in a single file. Results: The paper presented MC simulation using the azimuthal redistribution of particles in the phase space file by rotation around the Z-axis. The simulation has been validated comparing the dose profiles and output factors with the data of the algorithm TMR10 planning system Leksell Gamma Plan (LGP) in a homogeneous environment. The acceptance criterion between TMR10 and Monte Carlo calculations for the profiles was based on the gamma index (GI). Index values more than one were not detected in all cases, which indicates a good agreement of results. The differences between the output factors obtained in this work and the TMR10 data for collimators 8 mm and 4 mm are 0.74 and 0.73 %, respectively. Conclusion: In this work successfully implemented an effective method of simulating the Leksell Gamma knife Perfexion system. The presented method does not require modeling for all 192 sources distributed in the conical form of the Perfexion collimator. The simulation was performed for only five sources for each collimator and their files PSF were obtained. These files were used to create the PSF files for other sources by azimuthal redistribution of particles, in these files, by rotation around the Z-axis providing correct calculations of dose distributions in a homogeneous medium for 16, 8 and 4 mm collimators.