Функциональные формы спектров фотонов клинических линейных ускорителей

Задание спектров фотонов клинических линейных ускорителей с помощью функциональной формы полезно для многих приложений, включая моделирование виртуального источника и восстановления спектра по дозиметрическим измерениям, таким как данные о пропускании или кривые глубинных доз. В настоящем исследовании собраны и количественно сопоставлены 11 функциональных форм, представленных в литературе. Предложена новая функция, обладающая преимуществами по сравнению с существующими. Предлагаемая функция проста, основана на физических принципах и содержит четыре свободных параметра, одним из которых является средняя кинетическая энергия падающих электронов. Сформирован комплексный эталонный набор валидированных высокоточных спектров, рассчитанных методом Монте-Карло, который использован для оценки преимуществ и ограничений различных функций. Эталонный набор включает 65 спектров (3,5–30 МВ), полученных для ускорителей Varian, Elekta, Siemens, Tomotherapy, CyberKnife и исследовательских линейных ускорителей. В набор входят спектры на оси и вне оси от линейных ускорителей с фильтром выравнивания и без него, а также спектры, полученные в режимах лечения и визуализации. Предлагаемая функция обеспечивает наименьшие спектральные отклонения среди всех функций. Для эталонного набора она воспроизводит значения энергетического флюенса в каждом бине с нормированным среднеквадратичным отклонением 1,7%. Средняя кинетическая энергия падающих электронов, максимальная энергия фотонов, наиболее вероятная энергия и средняя энергия воспроизводятся в среднем с отклонениями не более 1,4%, 4,3%, 3,9% и 0,6% от их истинных значений соответственно. Предлагаемая функция корректно ведет себя при восстановлении спектра по дозиметрическим данным. Вклад пика аннигиляции с энергией 511 кэВ и энергетический разброс пучка падающих электронов могут быть добавлены в качестве дополнительных свободных параметров.