ارزیابی اثر انرژی فوتون تابشی و ضخامت هدف تنگستنی در بازدهی تولید فوتونوترون جهت درمان بیماران سرطانی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران

2 گروه فیزیک پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران.

3 استادیار گروه رادیوتراپی و آنکولوژی،گروه رادیوتراپی و آنکولوژی، بیمارستان گلستان، جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران

4 مربی گروه فیزیک پزشکی ، گروه فیزیک پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جیرفت، کرمان، ایران

چکیده

زمینه و هدف: امروزه استفاده از گیر اندازی نوترون توسط بورن روشی جایگزین جهت درمان برخی از سرطان هاست که به روش رادیوتراپی سنتی پاسخ نمی دهند. با توجه به اینکه تنها نوترون­های انرژی متوسط (اپی ترمال) برای اهداف درمانی مفید و کاربردای اند، داشتن حداکثر فلاکی نوترون اپی ترمال مد نظر است. لذا در این تحقیق به بررسی اثر ضخامت مبدل فوتونوترون و انرژی فوتون تابشی بر میزان شار تولید شده و انرژی نوترون­های خروجی پرداخته است.
روش بررسی: در این تحقیق به روش شبیه سازی مونت کارلو با استفاده از کد MCNPX6.2، یک چشمه ی فوتونی مدادی تک انرژی با انرژی­های 13, 15, 18, 20, 25MeV به شعاع 2mm مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت بهینه سازی طراحی هدف فوتونوترون، هدف تنگستنی با ضخامت­های مختلف مورد بررسی قرار گرفت.
یافته­ها: شار نوترون تولید شده برای تمام ضخامت­ها و انرژی فوتون تابشی دارای پیکی در حدود انرژی 0.46MeV بود. با افزایش ضخامت تا 2cm ، شار نوترونی افزایش و سپس با افزایش بیشتر ضخامت یک روند کاهشی را نشان داد.
نتیجه­گیری: انرژی فوتون تابشی و ضخامت هدف تنگستنی بر شار نوترونی کل، طیف انرژی و انرژی میانگین نوترونها تاثیر قابل توجهی دارند که با توجه به طیف انرژی نوترون مورد نیاز باید انتخاب شوند. استفاده از یک لایه تنگستن به ضخامت 2 سانتیمتر و انرژی فوتون برخوردی 15MeV جهت تولید حداکثر شار با حداقل میانگین انرژی نوترونی پیشنهاد می شود.
 

کلیدواژه‌ها


1-Hall EJ, Giaccia AJ. Radiobiology for the Radiologist: Lippincott Williams & Wilkins; 2006.

2-Slatkin DN. A history of boron neutron capture therapy of brain tumours. Brain. 1991;114(4):1609-29.

3-Bisceglie E, Colangelo P, Colonna N, Santorelli P, Variale V. On the optimal energy of epithermal neutron beams for BNCT. Physics in medicine and biology. 2000;45(1):49.

4-Allen D, Beynon T. A design study for an accelerator-based epithermal neutron beam for BNCT. Physics in medicine and biology. 1995;40(5):807.

5-Blue T, Yanch J. Accelerator-based epithermal neutron sources for boron neutron capture therapy of brain tumors. Journal of Neuro-oncology. 2003 March 2003;62(1):23.

6-Green S. Developments in accelerator based boron neutron capture therapy. Radiation Physics and Chemistry. 1998;51(4):561-9.

7-Kobayashi H, Kurihara T, Matsumoto H, Yoshioka M, Matsumoto N, Kumada H, et al. Construction of a BNCT facility using an 8-MeV high power proton linac in Ibaraki.

8-Kononov O, Kononov V, Bokhovko M, Korobeynikov V, Soloviev A, Sysoev A, et al. Optimization of an accelerator-based epithermal neutron source for neutron capture therapy. Applied radiation and isotopes. 2004;61(5):1009-13.

9-Floberg J. The physics of boron neutron capture therapy: an emerging and innovative treatment for glioblastoma and melanoma. Physics and Astronomy Comps Papers. 2005.

10-Bevilacqua R, Giannini G, Calligaris F, Fontanarosa D, Longo F, Scian G, et al. PhoNeS: A novel approach to BNCT with conventional radiotherapy accelerators. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2007;572(1):231-2.

11-Ludewigt B, Bleuel D, Chu W, Donahue R, Kwan J, Leung K, et al. Clinical requirements and accelerator concepts for BNCT. IEE E. 1998.

12-Naseri A, Mesbahi A. A review on photoneutrons characteristics in radiation therapy with high-energy photon beams. Reports of Practical Oncology & Radiotherapy. 2010;15(5):138-44.

13-Nigg D, Mitchell H, Harker Y. Computational and Experimental Studies of an Electron Accelerator Based Epithermal Photoneutron Source Facility for Boron Neutron Capture Therapy. INEL BNCT Research Program Annual Report 1995. 1996:27.

14-Torabi F, Masoudi SF, Rahmani F, Rasouli FS. BSA optimization and dosimetric assessment for an electron linac based BNCT of deep‐seated brain tumors. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2014;300(3):1167-74.

15-Salehi D, Sardari D, Jozani MS. Characteristics of a heavy water photoneutron source in boron neutron capture therapy. Chinese Physics C. 2013;37(7):078201.

16-Quintieri L, Bedogni R, Buonomo B, De Giorgi M, Chiti M, Esposito A, et al. A Photoneutron source at the Daϕne Beam Test Facility of the INFN National Laboratories in Frascati: design and first experimental results. Physics Procedia. 2012;26:249-60.

17-McGinley PH, Butker EK. Evaluation of neutron dose equivalent levels at the maze entrance of medical accelerator treatment rooms. Medical physics. 1991;18(2):279-81.

18-Rahmani F, Shahriari M. Hybrid photoneutron source optimization for electron accelerator-based BNCT. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2010;618(1):48-53.

19-Huang W, Li Q, Lin Y. Calculation of photoneutrons produced in the targets of electron linear accelerators for radiography and radiotherapy applications. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2005;229(3):339-47.

20-Giannini G, Borla O, Bevilacqua R, Zanini A, editors. Photoneutron source for in-hospital BNCT treatment: feasibility study. Proceedings of the 12th International Congress on Neutron Capture Therapy Takamatsu, Kagawa, Japan; 2006.

21-Jallu F, Lyoussi A, Payan E, Recroix H, Mariani A, Nurdin G, et al. Photoneutron production in tungsten, praseodymium, copper and beryllium by using high energy electron linear accelerator. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 1999;155(4):373-81.

22-Chadwick M, Herman M, Obložinský P, Dunn ME, Danon Y, Kahler A, et al. ENDF/B-VII. 1 nuclear data for science and technology: cross sections, covariances, fission product yields and decay data. Nuclear Data Sheets. 2011;112(12):2887-996.