碳離子治療腦部腫瘤中次級(jí)中子產(chǎn)生的有害輻射劑量的蒙特卡洛和體模計(jì)算.pdf

1、隨著放射治療技術(shù)的進(jìn)步，使用重離子進(jìn)行放射治療已經(jīng)成為放射治療領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的放射治療利用X射線或γ射線殺死腫瘤細(xì)胞，隨著新技術(shù)的發(fā)展，如三維適形放射治療、調(diào)強(qiáng)放療、圖像引導(dǎo)下的放射治療以及動(dòng)態(tài)適應(yīng)放療等技術(shù)出現(xiàn)，腫瘤的控制率得到提高。但是傳統(tǒng)的放射治療在治療一些深部腫瘤時(shí)，腫瘤前后的正常細(xì)胞組織損傷率不容易控制。相對(duì)而言，重離子由于物理劑量分布較好，而且擁有良好的生物效應(yīng)，能夠有效治療一些抗阻型、乏氧型腫瘤，于是越來越多的學(xué)

2、者開展重離子的研究工作。但是，在重離子放射治療中，高能的初級(jí)粒子（碳）同治療設(shè)備和人體相互作用過程中會(huì)產(chǎn)生次級(jí)中子，而這些次級(jí)中子對(duì)患者帶來附加輻射劑量。這個(gè)問題，目前的文獻(xiàn)報(bào)道較少。本課題的研究目的是用蒙特卡洛方法與課題組自主研發(fā)的具有代表性的不同性別、不同年齡和不同妊娠期的數(shù)字人體模型相結(jié)合，計(jì)算碳離子放療過程中由于次級(jí)中子產(chǎn)生的有害輻射劑量。任務(wù)和方法包括:首先，使用蒙特卡洛程序MCNPX建立重離子束流配送系統(tǒng)，使照射野與腫瘤靶區(qū)

3、的形狀相適形。然后，分別使用RPI-AM/AF（成年男女）、USTC-5M/F（5歲男女）、USTC-10M/F（10歲男女）、USTC-15M/F（15歲男女）以及Pregnan-3/6/9（孕婦3月、6月、9月）共計(jì)11組計(jì)算機(jī)人體模型進(jìn)行治療模擬，使用MCNPX不同類型的計(jì)數(shù)卡記錄主要器官內(nèi)的次級(jí)中子的能譜以及能量沉積，并換算成吸收劑量和當(dāng)量劑量。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)使用碳離子治療腦部腫瘤時(shí)，相對(duì)于入射角度較小的器官次級(jí)中子能譜中，會(huì)

4、出現(xiàn)一個(gè)高原峰，能量在入射離子能量附近;RPI-AM和RPI-AF模型以及USTC-5M/F、USTC-10M/F、USTC-15M/F計(jì)算結(jié)果顯示:性別對(duì)于次級(jí)中子引起的當(dāng)量劑量差異不是很明顯，例如USTC-5M/F、USTC-10M/F、USTC-15M/F模型中肺的當(dāng)量劑量分別為0.83mSv/0.83mSv，0.54mSv/0.51mSv，0.34mSv/0.39mSv;但是年齡（身高）的影響比較顯著，隨著年齡（身高）的減小，胸