【摘要】：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(lái)越多的學(xué)者開(kāi)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(guò)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(lái)附加輻射劑量。這個(gè)問(wèn)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(guò)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)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(lèi)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)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,胸腹部及以下的器官中次級(jí)中子當(dāng)量劑量逐漸增大,例如USTC-5/10/15F模型中甲狀腺的當(dāng)量劑量分別為1.24mSv,0.98mSv,0.83mSv;Pregnan-3/6/9模型計(jì)算結(jié)果顯示:不同妊娠期胎兒器官中次級(jí)中子產(chǎn)生的當(dāng)量劑量在0.01mSv附近,但是考慮胎兒對(duì)于輻射極其敏感,也需要謹(jǐn)慎考慮。數(shù)據(jù)表明本課題的研究成果可以為臨床上研究碳離子放療的遠(yuǎn)期效應(yīng)提供參考。
【圖文】：

第１章緒論逡逑１．１重離子治療的發(fā)展逡逑２０１７年國(guó)家癌癥中心發(fā)布了中國(guó)城市癌癥數(shù)據(jù)最新報(bào)告：我國(guó)每天約有逡逑１００００人確診癌癥，相當(dāng)于平均每７邋ｍｉｎ就會(huì)確診一個(gè)癌癥患者（Ｃｈｅｎ邋ｅ／ｏ／２０１６）。逡逑根據(jù)聯(lián)合國(guó)疾病死亡人數(shù)統(tǒng)計(jì)：其中癌癥的死亡人數(shù)是疾病總死亡人數(shù)的］２．５％，逡逑即平均每８?jìng)�(gè)死亡人中就有一個(gè)是因?yàn)榘┌Y而死的。手術(shù)治療、化學(xué)治療和放射逡逑治療是目前全世界公認(rèn)的主要三大放射治療技術(shù)（Ｇｒｅｅｎ邋ｅ／邋ａ／邋２００１，，Ｓｔｕｐｐ邋ａＺ逡逑２００５，邋Ｓｌｏｔｍａｎ邋ａｎｄ邋Ｒａｏ邋１９８８，邋Ｗｏｌｍａｒｋ邋ｅ／邋0／邋２０００，邋Ｂｅｎｅｄｅｔｔｉ－Ｐａｎｉｃｉ邋ｄ邋ａ／邋２００２）。在整逡逑個(gè)接受放射治療的癌癥患者中大約２／３的人會(huì)采用放射治療，并且超過(guò)８０％的患者逡逑會(huì)接受Ｘ射線治療。大約有８％的患者使用高能帶電粒子治療（Ｄｕｒａｎｔｅ邋ａｎｄ逡逑Ｐａｇａｎｅｔｔｉ邋２０１６）。但是隨著質(zhì)子和重離子的技術(shù)進(jìn)步，這一數(shù)據(jù)正在迅速增長(zhǎng)。逡逑如圖１．１所示。逡逑

Ｄｅｐｔｈ邋ｉｎ邋ｗａｔｅｒ邋／邋ｃｍ逡逑圖１．２不同射線粒子在水箱中的能量損失和劑量分布逡逑此外，從圖１．２中我們還可以看到在碳離子的布拉格曲線尾部還有一個(gè)“小尾逡逑巴”。這也是使用碳離子放療治療的一個(gè)優(yōu)勢(shì)�！靶∥舶汀睂�(shí)際上是碳離子治療中逡逑發(fā)生的核分裂反應(yīng)：１２Ｃ原子核通過(guò)放出一個(gè)或者兩個(gè)中子形成半衰期大約為逡逑２０ｍｉｎ的放射性同位素ｎＣ或者半衰期只有１９ｓ的放射線同位素ＩＧＣ，這些小尾巴就逡逑是質(zhì)量更輕、射程更大的ＵＣ或者ＩＧＣ。ＵＣ和ＩＧＣ在衰變時(shí)候都可以發(fā)射正電子，逡逑所以使用正電子斷層計(jì)算機(jī)掃描（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ邋Ｅｍｉｓｓｉｏｎ邋Ｃｏｍｐｕｔｅｄ邋Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＥＴ）逡逑便可以監(jiān)測(cè)碳離子的軌跡以及治療的終點(diǎn)位置，這樣便可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)診斷和逡逑精確治療（Ｋｒａｆｔ邋Ｃ邋以／邋１９９８，邋Ｋｉｔａｇａｗａ邋Ｃ邋Ｗ邋２００６，邋Ｐａｒｏｄｉ邋ａｎｄ邋Ｅｎｇｈａｒｄｔ邋２０００，邋Ｐａｒｏｄｉ邋ｄ逡逑ａｌ邋２００８，邋Ｋｉｔａｇａｗａ邋ｅｔ邋ａｌ邋２００１）0逡逑１．２．２重離子束的生物性能逡逑使用相同能量的重離子和Ｘ射線分別照射相同的細(xì)胞，產(chǎn)生的生物效應(yīng)差距逡逑很大。因?yàn)橹仉x子的生物效應(yīng)要好于Ｘ射線
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R730.55;R739.41

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 劉新國(guó);李強(qiáng);戴中穎;;IMP重離子治癌中的劑量計(jì)算方法[J];原子核物理評(píng)論;2009年01期

2 肖國(guó)青;張紅;李強(qiáng);宋明濤;詹文龍;;中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所重離子束治癌進(jìn)展[J];原子核物理評(píng)論;2007年02期

本文編號(hào)：2673040