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

1、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

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(jié)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)

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(jié)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

4、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(jié)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