脑组织替代材料在BNCT中的蒙特卡罗模拟

摘要

恶性肿瘤严重威胁着人们的生命和健康，其死亡率逐年增长，占各种死因的第一位。各国都花费大量的人力、物力研究治愈的方法，但目前为止还没有方法可完全根治。手术、化疗、放疗是治疗肿瘤的三种主要方法，其中70％的恶性肿瘤患者需要进行放疗。 蒙特卡罗方法是一种以随即数为基础的随即抽样方法。它能逼真的描述粒子的输运过程，在各个领域中得到广泛应用。MCNP是美国阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室利用Monte Carlo思想开发的大型应用程序。因为MCNP可模拟任何三维几何问题，在放射治疗中得到广泛应用。目前，已经应用到临床治疗来制定治疗计划。 硼中子俘获治疗(Boron neutron capture therapy，简称BNCT)在治疗脑部肿瘤方面取得了良好的治疗效果，是近年来研究的热点。中子入射时形成一个复杂的混合场，剂量计算十分复杂，国际上没有通用的剂量计算公式，组织等效体模(Tissue-equivalent phantom)被用来研究复杂辐射场行为。水、PMMA常用作脑组织替代材料，后来又通过研究人脑成分配置了两种液体脑组织替代材料：LiquidA和Liquid B。 本文的目的是找出最合适的用于硼中子俘获治疗的脑组织替代材料。使用MCNP-4C模拟计算了在超热中子(0.5eV～10KeV)照射下，正常脑组织及四种脑组织替代材料(水、PMMA、LiquidA和Liquid B)中心轴线上的热中子通量、快中子通量、光子剂量的分布。通过对结果的对比分析，水是合适的脑组织替代材料用于剂量校正与不同入射线的对比。为了更精确的测量计算，Liquid B是最理想的脑组织替代材料。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1肿瘤放疗的研究意义

1.2放疗治疗的进展

1.3 Monte Carlo在放疗中的应用

第二章中子、光子与物质的作用机制

2.1中子的分类

2.2中子与物质的作用

2.2.1弹性散射

2.2.2非弹性散射

2.2.3核反应

2.3中子的慢化和吸收

2.4中子与机体组织的作用

2.5光子与物质的作用

2.5.1光电效应

2.5.2康普顿效应(散射)

2.5.3电子对效应

2.5.4对比三种作用的反应截面

第三章MCNP程序介绍

3.1蒙特卡罗方法概述

3.2 MCNP程序的发展

3.3蒙特卡罗对粒子的模拟

3.3.1中子的随机模拟

3.3.2光子的随机模拟

3.4 MCNP程序的主要特点

3.5减小方差的技巧

3.6对输出结果的分析

3.7 MNCP程序运行结构

第四章物理模型的建立及模拟计算

4.1问题的提出

4.2剂量计算

4.3几何模型的建立

4.4材料与方法

4.5 MCNP输入文件

第五章数据处理及分析

5.1脑及脑组织替代材料中心轴线上各辐射量的对比

5.2讨论

结论

参考文献

致谢