腫瘤放射治療（放療）的目的是讓腫瘤靶區(qū)接受到致死劑量的照射,同時(shí)使腫瘤靶區(qū)周圍的正常組織及危及器官受到的照射劑量盡可能的低。重離子束與傳統(tǒng)的光子放療相比,具有獨(dú)特的物理學(xué)和生物學(xué)特性。這使得重離子束在殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí),在周圍正常組織沉積的能量更少�；谏鲜鰞纱髢�(yōu)勢(shì),碳離子束是目前最好的放射治療射線。在碳離子放射治療中,碳離子束與治療頭設(shè)備和患者身體相互作用產(chǎn)生的次級(jí)粒子可以到達(dá)患者體內(nèi)的許多區(qū)域,在產(chǎn)生的次級(jí)粒子中以中子的產(chǎn)額為最大。在不影響束流配送功能的情況下,減少碳離子放療中產(chǎn)生的次級(jí)中子和γ射線不僅對(duì)于降低放療后出現(xiàn)的正常組織并發(fā)癥及二次腫瘤風(fēng)險(xiǎn)有著非常重要的意義,同時(shí)也對(duì)延長(zhǎng)束流配送系統(tǒng)中電子設(shè)備的使用壽命有著積極的作用。本文利用蒙特卡羅（Monte Carlo）方法首先模擬計(jì)算了被動(dòng)式束流配送系統(tǒng)中各束流調(diào)制設(shè)備,如:初級(jí)準(zhǔn)直器（Primary Collimator,PC）、脊形過(guò)濾器（Ridge Filter,RF）、射程移位器（Range Shifter）、多葉光柵（Multi-Leaf Collimator,MLC）、體表補(bǔ)償器（Compensator）等。在400M... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

X射線與質(zhì)子重離子的深度劑量分布

RBE定義圖

重離子在束流調(diào)制設(shè)備上產(chǎn)生的次級(jí)粒子蒙特卡羅模擬研究6對(duì)同一種細(xì)胞種類，同一種離子類型，RBE值隨LET的變化而變化。LET是一個(gè)物理量，表示在給定材料中，通過(guò)放射性衰變或輻射作用釋放的帶電粒子穿過(guò)的單位路徑長(zhǎng)度上傳遞給電子的能量。低LET射線（如X射線與γ射線等）產(chǎn)生的稀疏電離作用使得細(xì)胞核內(nèi)DNA產(chǎn)生易修復(fù)的單鏈斷裂（singlestrandbreak,SSB）。高LET射線（如快中子、質(zhì)子與重離子等）產(chǎn)生的致密電離作用使得細(xì)胞核內(nèi)NDA產(chǎn)生不易修復(fù)的雙鏈斷裂（double-strandbreak,DSB）。細(xì)胞核內(nèi)的DSB損傷比SSB損傷更不容易被修復(fù)，因而高LET射線具有較高的RBE。從圖1.3可以看出，碳離子RBE的最大值在LET值為200keV/um左右，超過(guò)最大值后當(dāng)LET值再增大，RBE值出現(xiàn)下降的情況，這就是“超殺”現(xiàn)象[23,24]。這是由于局部劑量飽和效應(yīng)導(dǎo)致的，LET值的增大表示局部沉積的能量過(guò)多，因而導(dǎo)致沉積過(guò)多的能量將會(huì)被浪費(fèi)，但是RBE值表示的是宏觀量，故當(dāng)LET超過(guò)某一值后，RBE值不會(huì)繼續(xù)增大反而出現(xiàn)減小的趨勢(shì)。RBE值與LET值的關(guān)系如圖1.3所示。圖1.3CHO細(xì)胞條件下碳離子束RBE與LET關(guān)系Figure1.3RelationshipbetweencarbonionbeamRBEandLETunderCHOcellconditions一般情況下，照射細(xì)胞的劑量越高其存活水平將會(huì)越低，對(duì)應(yīng)RBE的值也會(huì)越校重離子放療中碳離子的優(yōu)勢(shì)在于在入射路徑上有較低的LET值，但是LET值會(huì)隨著離子束入射深度的增加而逐漸增大，最大值出現(xiàn)在Bragg峰區(qū)附近，并且RBE值也會(huì)逐漸增加在Bragg峰區(qū)周圍達(dá)到最大。比碳離子更重的離子（如氮離子與氧離子等）的RBE的最大值會(huì)出現(xiàn)在Bragg峰前，比碳離子更輕的離（如質(zhì)子與氦離子等）的RBE的最大值會(huì)出現(xiàn)在Bragg峰的尾部。因此

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所重離子束治癌進(jìn)展[J]. 肖國(guó)青,張紅,李強(qiáng),宋明濤,詹文龍.  原子核物理評(píng)論. 2007(02)
[2]從品質(zhì)因數(shù)Q到輻射權(quán)重因數(shù)WR[J]. 陳迪.  輻射防護(hù). 1992(05)

博士論文
[1]重離子精確筆形束模型及其在治療計(jì)劃中的應(yīng)用研究[D]. 張暉.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所) 2019
[2]基于蒙特卡羅算法的重離子治癌裝置HIMM劑量學(xué)研究[D]. 劉源源.蘭州大學(xué) 2017
[3]靈活調(diào)控筆形束參數(shù)的點(diǎn)掃描照射新方法研究[D]. 閆淵林.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所) 2016

碩士論文
[1]基于蒙特卡羅的調(diào)強(qiáng)放療筆形束劑量計(jì)算系統(tǒng)研發(fā)[D]. 肖期德.湖南大學(xué) 2016
[2]重離子治療中劑量學(xué)相關(guān)問(wèn)題的蒙特卡羅模擬研究[D]. 黃齊艷.中國(guó)科學(xué)院研究生院（近代物理研究所） 2014



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