精準(zhǔn)探測碳離子束流劑量-深度分布是碳離子治癌中精確將束流劑量投放至病灶的重要依據(jù)。目前,束流劑量-深度測量:的方法主要有正電子發(fā)射斷層掃描（PET）和瞬發(fā)光子探測,采用的探測器為閃爍體加光電倍增管或雪崩光電二極管結(jié)構(gòu),但存在幾何死區(qū)和空間分辨率低的缺陷。半導(dǎo)體碲鋅鎘像素陣列探測器由于具備高的空間分辨率和探測精度,以及體積小等優(yōu)勢而成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。Topmetal是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的能直接接收電荷的像素陣列讀出芯片,其最大的優(yōu)勢就是具有低噪聲和高的接收靈敏度。本文從閃爍體探測器出發(fā)研究基于Topmetal的高空間分辨率碲鋅鎘像素陣列探測器,進(jìn)而著重探討束流劑量-深度分布測量方法,旨在提高測量精度和靈敏度。主要研究內(nèi)容包括:1.提出并設(shè)計了用于探測碳離子束流劑量-深度分布的閃爍體準(zhǔn)直式瞬發(fā)光子探測器。通過模擬碳離子束打入水箱的物理過程,在分析產(chǎn)生次級光子和中子的出射位置、方向、能量等特性基礎(chǔ)上,設(shè)計了準(zhǔn)直器（鉛層、石蠟、碳化硼）,并優(yōu)化了其結(jié)構(gòu)參數(shù),借助優(yōu)化探測器斜角,來減少中子對測量結(jié)果的影響。仿真結(jié)果顯示該結(jié)構(gòu)的探測器能探測到碳離子的深度-劑量分布關(guān)系,且與理論值相符。按此結(jié)構(gòu)設(shè)計的... 

【文章來源】：華中師范大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１所示，電子束進(jìn)入水體后劑量迅速衰減，放射治療深度有限，只能治療一些淺表??

雙鏈（直徑約２ｎｍ）自我修復(fù)功能很強(qiáng)，在一根斷裂或兩根輕微斷裂時，都能進(jìn)行自我修??復(fù)，只有在雙鏈同時嚴(yán)重?fù)p壞時，才無法修復(fù)。納米分辨率下，質(zhì)子束和碳離子束對細(xì)胞??ＤＮＡ的損傷作用如圖１．３所示。質(zhì)子放射損害造成ＤＮＡ的單鏈斷裂，有可能進(jìn)行輻射損傷??修復(fù)。碳離子束是高線性能量傳遞（ＬＥＴ，?Ｌｉｎｅａｒ?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ）射線，生物效應(yīng)隨著能??量損失的增大而增大，在布拉格峰處生物效應(yīng)增大到最大值，布拉格峰區(qū)射線對細(xì)胞的損??傷７０％為ＤＮＡ雙鏈斷裂，且很難被修復(fù)［４］。因而，碳離子被認(rèn)為是治療深層腫瘤的最佳方??案［９］。??ｒｎ；．．．；—ｖ｜￣＾￣７￣??６?３．?，２Ｃ２７０Ｍ＜ＶＶｕ??３?．?一?Ｐｒｏｔｏｎｓ??＾?（??ＰｌｕＨｏｎｓ?２１?ＭｃＶ??｜?３?／??，ＪＣ２？０ＭｃＶ．＾ｕ?Ｊ?＼??〇ｆ??????－?—?？?＞?１??０?２０?４０?６０?Ｋ〇?］〇〇?｜２０?丨?４０?丨?６０??Ｄｅｐｔｈ?ｉｎ?Ｗａｔｅｒ?［ｍｍ］??圖１．２高能光子、廣子、獷離子束流寬度隨水中穿透深度的變化（±）和劑量肩度關(guān)系（下）—??２〇［?￣?２。丨、響｝??ｐｒｏｔｏｎ?ｃａｒｂｏｎ?ｉｏｎ??轉(zhuǎn)：??０??？?１???＞???１????〇??？?１?＊?ｆｃＴ?１?１?１???－５?０?５?＊５?０?５??ｘ?Ｅｎｍ］?ｘ?［ｎｍ］??圖１．３納米分辨率下?lián)碜雍吞茧x子徑跡結(jié)構(gòu)與ＤＮＡ分子示意圖比較．由碳離子產(chǎn)生的商密度二次電子造成大??量ＤＮＡ損傷１４１??３．通過在線正電子發(fā)射斷層掃描（ＰＥＴ

雙鏈（直徑約２ｎｍ）自我修復(fù)功能很強(qiáng)，在一根斷裂或兩根輕微斷裂時，都能進(jìn)行自我修??復(fù)，只有在雙鏈同時嚴(yán)重?fù)p壞時，才無法修復(fù)。納米分辨率下，質(zhì)子束和碳離子束對細(xì)胞??ＤＮＡ的損傷作用如圖１．３所示。質(zhì)子放射損害造成ＤＮＡ的單鏈斷裂，有可能進(jìn)行輻射損傷??修復(fù)。碳離子束是高線性能量傳遞（ＬＥＴ，?Ｌｉｎｅａｒ?Ｅｎｅｒｇｙ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ）射線，生物效應(yīng)隨著能??量損失的增大而增大，在布拉格峰處生物效應(yīng)增大到最大值，布拉格峰區(qū)射線對細(xì)胞的損??傷７０％為ＤＮＡ雙鏈斷裂，且很難被修復(fù)［４］。因而，碳離子被認(rèn)為是治療深層腫瘤的最佳方??案［９］。??ｒｎ；．．．；—ｖ｜￣＾￣７￣??６?３．?，２Ｃ２７０Ｍ＜ＶＶｕ??３?．?一?Ｐｒｏｔｏｎｓ??＾?（??ＰｌｕＨｏｎｓ?２１?ＭｃＶ??｜?３?／??，ＪＣ２？０ＭｃＶ．＾ｕ?Ｊ?＼??〇ｆ??????－?—?？?＞?１??０?２０?４０?６０?Ｋ〇?］〇〇?｜２０?丨?４０?丨?６０??Ｄｅｐｔｈ?ｉｎ?Ｗａｔｅｒ?［ｍｍ］??圖１．２高能光子、廣子、獷離子束流寬度隨水中穿透深度的變化（±）和劑量肩度關(guān)系（下）—??２〇［?￣?２。丨、響｝??ｐｒｏｔｏｎ?ｃａｒｂｏｎ?ｉｏｎ??轉(zhuǎn)：??０??？?１???＞???１????〇??？?１?＊?ｆｃＴ?１?１?１???－５?０?５?＊５?０?５??ｘ?Ｅｎｍ］?ｘ?［ｎｍ］??圖１．３納米分辨率下?lián)碜雍吞茧x子徑跡結(jié)構(gòu)與ＤＮＡ分子示意圖比較．由碳離子產(chǎn)生的商密度二次電子造成大??量ＤＮＡ損傷１４１??３．通過在線正電子發(fā)射斷層掃描（ＰＥＴ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]基于Topmetal芯片和碲鋅鎘晶體的高空間分辨輻射成像探測器[D]. 鄒曙光.華中師范大學(xué) 2017



本文編號：3273662