【摘要】：隨著放射治療技術的進步,使用重離子進行放射治療已經(jīng)成為放射治療領域研究的一個熱點。傳統(tǒng)的放射治療利用X射線或γ射線殺死腫瘤細胞,隨著新技術的發(fā)展,如三維適形放射治療、調(diào)強放療、圖像引導下的放射治療以及動態(tài)適應放療等技術出現(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,腫瘤前后的正常細胞組織損傷率不容易控制。相對而言,重離子由于物理劑量分布較好,而且擁有良好的生物效應,能夠有效治療一些抗阻型、乏氧型腫瘤,于是越來越多的學者開展重離子的研究工作。但是,在重離子放射治療中,高能的初級粒子(碳)同治療設備和人體相互作用過程中會產(chǎn)生次級中子,而這些次級中子對患者帶來附加輻射劑量。這個問題,目前的文獻報道較少。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)字人體模型相結合,計算碳離子放療過程中由于次級中子產(chǎn)生的有害輻射劑量。任務和方法包括: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11組計算機人體模型進行治療模擬,使用MCNPX不同類型的計數(shù)卡記錄主要器官內(nèi)的次級中子的能譜以及能量沉積,并換算成吸收劑量和當量劑量。研究結果發(fā)現(xiàn):當使用碳離子治療腦部腫瘤時,相對于入射角度較小的器官次級中子能譜中,會出現(xiàn)一個高原峰,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計算結果顯示:性別對于次級中子引起的當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中子當量劑量逐漸增大,例如USTC-5/10/15F模型中甲狀腺的當量劑量分別為1.24mSv,0.98mSv,0.83mSv;Pregnan-3/6/9模型計算結果顯示:不同妊娠期胎兒器官中次級中子產(chǎn)生的當量劑量在0.01mSv附近,但是考慮胎兒對于輻射極其敏感,也需要謹慎考慮。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期效應提供參考。
【圖文】：

第１章緒論逡逑１．１重離子治療的發(fā)展逡逑２０１７年國家癌癥中心發(fā)布了中國城市癌癥數(shù)據(jù)最新報告：我國每天約有逡逑１００００人確診癌癥，相當于平均每７邋ｍｉｎ就會確診一個癌癥患者（Ｃｈｅｎ邋ｅ／ｏ／２０１６）。逡逑根據(jù)聯(lián)合國疾病死亡人數(shù)統(tǒng)計：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個死亡人中就有一個是因為癌癥而死的。手術治療、化學治療和放射逡逑治療是目前全世界公認的主要三大放射治療技術（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）。在整逡逑個接受放射治療的癌癥患者中大約２／３的人會采用放射治療，并且超過８０％的患者逡逑會接受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)子和重離子的技術進步，這一數(shù)據(jù)正在迅速增長。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“小尾逡逑巴”。這也是使用碳離子放療治療的一個優(yōu)勢�！靶∥舶汀睂嶋H上是碳離子治療中逡逑發(fā)生的核分裂反應：１２Ｃ原子核通過放出一個或者兩個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在衰變時候都可以發(fā)射正電子，逡逑所以使用正電子斷層計算機掃描（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ邋Ｅｍｉｓｓｉｏｎ邋Ｃｏｍｐｕｔｅｄ邋Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＥＴ）逡逑便可以監(jiān)測碳離子的軌跡以及治療的終點位置，這樣便可以實現(xiàn)實時監(jiān)測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胞，產(chǎn)生的生物效應差距逡逑很大。因為重離子的生物效應要好于Ｘ射線
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：R730.55;R739.41

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 劉新國;李強;戴中穎;;IMP重離子治癌中的劑量計算方法[J];原子核物理評論;2009年01期

2 肖國青;張紅;李強;宋明濤;詹文龍;;中國科學院近代物理研究所重離子束治癌進展[J];原子核物理評論;2007年02期

本文編號：2673040