Определение дозовых распределений в биологических тканях для полей нейтронов на основе метода тонкого луча

• Автор: Моисеев, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Оглавление

Специальные термины и обозначения

Введение

Глава 1. Терапия пучками быстрых нейтронов

1.1 Радиобиологические основы

1.2 Генерация пучков быстрых нейтронов

1.2.1 Основные источники нейтронов

1.2.2 Источники нейтронов клинических пучков

1.2.3 Спектры нейтронов, исследуемые в данной работе

1.3 Вопросы клинической дозиметрии

1.4 Выводы
Г лава 2. Модель тонкого луча нейтронов
2.1 Физические предпосылки
2.2 Библиотека дозовых ядер нейтронов
2.3 Аналитическое представление дозовых ядер
2.4 Выводы
Глава 3. Поправки на неоднородность среды
3.1 Характеристики исследуемых сред
3.2 Поправки на нерегулярность контура тела и дивергенцию пучка
3.3 Поправки для первичной дозы нейтронов
3.4 Поправки для рассеянной дозы
3.4.1 Расчёт дозы
3.4.2 Поправки для рассеянной дозы
3.5 Тестовые вычисления
3.5.1 Сравнение глубинных дозовых распределений
3.5.2 Плоская неоднородность, эквивалентная ткани лёгкого
3.5.3 Плоская неоднородность, эквивалентная ткани рёбер
3.5.4 Плоская неоднородность, эквивалентная ткани костей черепа

3.5.5 Зависимость от размеров поля
3.5.5 Сложная геометрическая компоновка
3.5.6 Различные методы интегрирования
3.6 Анализ
3.7 Выводы
Г лава 4. Перенос вторичного ионизирующего излучения
4.1 Перенос фотонов
4.2 Перенос протонов
4.3 Перенос ядер других элементов
4.4 Выводы
Глава 5. Исследование ОБЭ нейтронов
5.1 Радиобиологические свойства нейтронов
5.2 Вклад различных заряженных частиц в дозу
5.3 Вычисление спектров протонов отдачи в воде
5.4 Вычисление ОБЭ для разных спектров нейтронов
5.5 Применение оценки ОБЭ нейтронов для расчётов доз
5.6 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Описание программы для работы с библиотекой дозовых ядер

Список специальных терминов
Поглощённая доза — отношение средней энергии, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объёме, к- массе вещества в этом объёме. Тождественна понятию «доза». Единица измерения СИ - Грэй [Гр] = [Дж/кг], внесистемная единица [МэВ/г].
Керма - отношение суммы первоначальных кинетических энергий всех заряженных ионизирующих частиц, образованных в элементарном объёме вещества под действием косвенно ионизирующего излучения, к массе вещества в этом объёме. Единицы измерения аналогичны единицам дозы.
Керма-коэффициент нейтронного излучения - размерная величина, задающая отношение кермы нейтронного излучения к флюенсу нейтронов в данной точке. Размерность [Гр*м2].
Линейпая передача энергии - энергия, переданная заряженной частицей среде на элементарном участке её траектории, отнесённая к длине этого участка..Внесистемная',общеупотребительная!единица измерения — кэВ/мкм.
Флюенс - отношение числа ионизирующих частиц, проникающих в объём элементарной сферы, к площади центрального сечения этой сферы.
Дистанционная лучевая терапия - терапия ионизирующим излучением, при которой источник ионизирующего излучения находится на некотором удалении от тела пациента.
Контактная лучевая терапия — терапия ионизирующим излучением с непосредственным контактом мишени и источника ионизирующего излучения.
Радионуклид - изотоп, способный к радиоактивному распаду. Основными характеристиками выступают: заряд ядра, тип и энергия излучения и время полураспада.

Одной из проблем остаётся подбор аппроксимации дозовых ядер, которая необходима для быстрого интегрирования ядра. Изначально была предпринята попытка подбора аппроксимации дозовых ядер нейтронного излучения, используя известные формы дозовых ядер фотонного излучения. Однако, как уже говорилось выше, взаимодействие нейтронов со средой само по себе имеет ряд особенностей, таких как сильная- энергетическая зависимость, большой вклад в дозу вторичного излучения и сильная зависимость от изотопного состава среды. Кроме того, ядра отдачи, образующиеся, при взаимодействии быстрых нейтронов со средой, имеют конечный, относительно небольшой пробег и распределены практически изотропно в полупространстве от точки взаимодействия, что создаёт около оси пучка ТЛ конечную зону первичной ионизации.
В связи с этим было решено подойти к проблеме расчёта дозового ядра ТЛ нейтронов комплексно. Для повышения, точности дозовое ядро разбивалось на 3 компоненты: доза от первичного взаимодействия нейтронов со средой, доза от рассеянного нейтронного излучения и доза от вторичного у-излучения; кроме того, непрерывный спектр нейтронного излучения из диапазона 0 - 60-МэВ был поделён на 28 групп энергий в, диапазоне 0 — 14,5» МэВ и 10 монолиний в диапазоне 17,5 - 60 МэВ, и для каждой группы (монолинии) были получены свои дозовые ядра.
Вернёмся к проблеме выбора предполагаемой' формы аппроксимации дозового ядра. Так как для ТЛ дозовое ядро имеет цилиндрическую симметрию, удобно перейти к координатам (г,я), где г = т]х2 +у2 , а точку падения принять за начало координат.
В этом случае ядро ТЛ фотонов можно аппроксимировать следующей зависимостью [1; 71, стр. 53]:
Кгл (г, г) = і -* (А(2)* е~"'Г + 5(2) * . (2.4)
Видно, что дозовое ядро расходится на оси пучка. Однако при интегрировании по площади пучка эта неопределённость уходит.