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Multi-Purpose Particle and Heavy Ion Transport code System

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Presentation on theme: "Multi-Purpose Particle and Heavy Ion Transport code System"— Presentation transcript:

1 Multi-Purpose Particle and Heavy Ion Transport code System
PHITS Multi-Purpose Particle and Heavy Ion Transport code System X線治療シミュレーション実習 PHITS講習会 入門実習 2016年2月改訂 Title 1

2 実習内容 組織等価物質のボーラスを装着した頭部ファントム(模型)をCT(スライス厚1.25mm)で撮影したDICOM画像を用いて、X線治療シミュレーションをPHITSで実行し、治療計画装置の結果と比較する 照射野10cm x 10 cm の6MV X線 ボーラス 頭部ファントム Contents 2

3 DICOMイメージの読み込み dicom2phits.inpを以下のように変更してDICOM2PHITSを実行 6MV X線スペクトル
DICOM2PHITS input "data/HumanVoxelTable.data" ! File for conversion of human voxel data "work_Tokushima/DICOM-Tokushima/” ! DICOM file directory "work_Tokushima/PHITSinput/" ! Filename for PHITS input ! Minimum slice number, Maximum slice number ! Clipping: Nxmin, Nxmax, Nymin, Nymax ! Coarse graining: Nxc, Nyc, Nzc ! Coordinates 0:Zero at center 1:DICOM system ! PHITS parameter: 1:PhotonTherapy 2:ParticleTherapy [ Source ] s-type = 4 $ cylindrical source with energy spectrum proj = photon $ Varian 6MV photon spectrum based on D. Sheikh-Bagheri et al. PMB 29 (2002) 391 e-type = 1 ne = 24 0.0000E E-03 2.5000E E-02 5.0000E E-02 6MV X線スペクトル DICOM2PHITS 3

4 巨大なボクセルデータをあらかじめバイナリー化して読込時間短縮!
読込の高速化 目的 PHITSでは一度インプットファイルを全てバイナリー化してから再読込 巨大なボクセルデータをあらかじめバイナリー化して読込時間短縮! 手順 ① [Parameters]セクションのivoxelを有効にする($を消す) ivoxel = # LatticeのFill部分をバイナリー化としてfile(18)に出力させるオプション file(18) = voxel.bin # 出力するバイナリーファイルのファイル名 ② PHITSを実行する → Binary file was successfully generated!!  ③ ivoxel = 1に変更し,Latticeを定義するinflコマンドをコメントアウト ivoxel = 1 # LatticeのFill部分をfile(18)から読み込むオプション 高速化! $ infl:{voxel1.inp} 122行目 Binary generation 4

5 詳しくはマニュアルのEGS5用パラメータの項目を参照
マテリアル数が多い場合の注意点 マテリアル数が多い場合にEGSを使用すると、EGS用断面積データを用意するの に非常に時間がかかる(PHITS実行の最初に全てのマテリアルについて用意)。 複数回PHITSを実行する場合には、PHITS実行時にEGS用断面積データを毎回 準備するのではなく、一度作成した断面積データを使いまわすことができる。 実行方法 ① ipegs=-1 をパラメータセクションで設定し、PHITSを実行    ⇒ EGS用断面積データを生成し、輸送計算を実行せずに終了 ② ipegs=2 をパラメータセクションで設定し、PHITSを実行    ⇒ 既存のEGS用断面積データを使用して、輸送計算を実行 詳しくはマニュアルのEGS5用パラメータの項目を参照 Many materials with EGS 5

6 PHITS実行による体型の確認 icntl=8 deposit-xy.eps deposit-xz.eps icntl=0
Geometry check 6

7 線源の変更 Adjustment of source 7 円柱スペクトル線源 直方体スペクトル線源 xy平面で0を中心に照射野を設定
[ Transform ] $ Transform source directing beam along x-axis tr $ Center of radiation field [ Source ] s-type = 4 $ Create radiation field centered on 0 $ Adjust center of radiation field in trcl=400 x0 = 0.0 y0 = 0.0 z0 = 0.0 z1 = 0.0 r0 = 5.0 dir = 1.0 trcl = 400 [ Transform ] $ Transform source directing beam along x-axis tr $ Center of radiation field [ Source ] s-type = 5 $ Create radiation field centered on 0 $ Adjust center of radiation field in trcl=400 x0 = -5.0 x1 = 5.0 y0 = -5.0 y1 = 5.0 z0 = 0.0 z1 = 0.0 dir = 1.0 trcl = 400 円柱スペクトル線源 直方体スペクトル線源 xy平面で0を中心に照射野を設定 Trcl=400でy軸向きにビームを回転 icntl=0でPHITSを実行し、deposit-xz.epsでビーム形状を確認 Adjustment of source 7

8 三次元線量分布出力と変換 PHITS2DICOM 8 ①PHITSで三次元線量分布を計算
・ phits.inpの一つ目と二つ目のt-depositタリーにOFF、最後のt-depositタリーのOFFを削除 ・ icntl=0でPHITSを実行 ②入力ファイルを作成(phits2dicom.inp) PHITS2DICOM input PHITS2DICOM用のインプットであることを明示 data/sample.dcm DICOM RT-doseサンプルファイルを指定 work_Tokushima/DICOM/CT.nanodothead.1(1).dcm DICOM2PHITSの変換に使用したDICOMファイル work_Tokushima/PHITSinput/deposit-3D.out PHITSで計算した三次元線量分布データを指定 work_Tokushima/PHITSinput/phits.out PHITS実行で出力されたphits.outを指定 work_Tokushima/PHITSinput/dose.dcm RT-dose形式で出力するファイル名を指定 線量の規格化を設定 0:しない(最大値が1で規格化) 1:する ③ PHITS2DICOM実行 (Windows) dicom2phits_win.batにphits2dicom.inpをドラッグ&ドロップ     (Mac) dicom2phits_mac.commnadをダブルクリック、現れる窓にphits2dicom.inpと入力 ④ DICOM viewer (例:dicompyler)で確認 ・ work_Tokushimaのフォルダを指定 ・ Rx値は1 cGyを選択 PHITS2DICOM 8

9 三次元線量分布 統計量が足りず、滑らかな分布が得られていない maxcasを10倍に増やして確認 3D dose distribution
9

10 Improvement of statistics
統計精度 10倍程度ではまだ分布が滑らかにならない ⇒ 1000倍以上の計算量が必要 phits2dicom.inpを次の様に変更し、PHITS2DICOMを実行 PHITS2DICOM input PHITS2DICOM用のインプットであることを明示 data/sample.dcm DICOM RT-doseサンプルファイルを指定 work_Tokushima/DICOM/CT.nanodothead.1(1).dcm DICOM2PHITSの変換に使用したDICOMファイル work_Tokushima/PHITSinput/LONGdeposit-3D.out PHITSで計算した三次元線量分布データを指定 work_Tokushima/PHITSinput/LONGphits.out PHITS実行で出力されたphits.outを指定 work_Tokushima/PHITSinput/dose.dcm RT-dose形式で出力するファイル名を指定 線量の規格化を設定 0:しない(最大値が1で規格化) 1:する 1000倍の統計量の計算結果 DICOM viewer で確認 (Rx値は100cGyを選択) 分布が滑らかに Improvement of statistics 10

11 治療計画装置の出力との比較 DICOM viewer でTP_Tokushimaフォルダを指定 規格化は?
RT-imageと治療計画装置の RT-plan, RT-doseを内包 規格化は? Comparison with TP 11

12 治療計画装置の出力の規格化 DICOM Treeのタグ選択 プルダウンからRT Plan選択 規格化の位置 規格値
Comparison with TP 12

13 線量分布比較のための規格化 Comparison with TP 13
phits2dicom.inpを次の様に変更し、PHITS2DICOMを実行 PHITS2DICOM input PHITS2DICOM用のインプットであることを明示 data/sample.dcm DICOM RT-doseサンプルファイルを指定 work_Tokushima/DICOM/CT.nanodothead.1(1).dcm DICOM2PHITSの変換に使用したDICOMファイル work_Tokushima/PHITSinput/LONGdeposit-3D.out PHITSで計算した三次元線量分布データを指定 work_Tokushima/PHITSinput/LONGphits.out PHITS実行で出力されたphits.outを指定 work_Tokushima/PHITSinput/dose.dcm RT-dose形式で出力するファイル名を指定 線量の規格化を設定 0:しない(最大値が1で規格化) 1:する E 規格化する位置座標(x,y,z) [mm] 上記位置での線量値 治療計画装置のRT-planヘッダーから読み取った情報 DICOM viewer で比較 (Rx値は200cGyを選択)   PHITSシミュレーション結果 (work_Tokushima)   治療計画装置の出力結果 (TP_Tokushima) Comparison with TP 13

14 線量分布の比較 z = -75mm z = -75mm 治療計画装置の出力 (TP_Tokushima) PHITSシミュレーション
(work_Tokushima) Comparison with TP 14

15 (DICOM2PHITS→PHITS→PHITS2DICOM)
まとめ DICOMイメージを使用したPHITSシミュレーション (DICOM2PHITS→PHITS→PHITS2DICOM) 線源を状況に合わせて変更 PHITS2DICOMを使用することで、PHITS出力の三次元線量分布をRT-dose形式に変換 十分な統計精度を得るためには入射粒子数を増やす必要あり 線量分布の比較のためには規格化が重要 Summary 15


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