24364

NUC2 220

كارشناسي ارشد

مهندسي هسته اي - گداخت هسته اي

فيزيك

1403/11/03

74 ص.

محمد علي عسگريان

درمان با‌ گداخت‌ پروتون-بور , ذرات آلفا , شبيه‌سازي مونت كارلو , بور

در اين پاياننامه، يك روش نوآورانه به نام درمان گداخت پروتون بور مورد بحث و بررسي عميق قرار گرفته است. ايده‌‌ي نوآورانه به كار رفته، بهره‌برداري از يك واكنش گداخت هسته‌اي است. اگر بور-11 در نزديكي تومور وجود داشته باشد، پروتون موجود در باريكه‌ي مورد استفاده در پرتودرماني مي‌تواند با هسته‌ي بور-11 واكنش گداخت انجام دهد و سه ذره‌ي آلفا با LET بالا توليد كند كه كارايي درمان را بهبود مي‌بخشد. علاوه بر اين، با تغيير انرژي پروتون مي‌توان به افزايش كشندگي پرتو فقط در مجاورت تومور كمك كرد بدون اين كه به بافت سالم آسيب برسد. در اين پاياننامه، يك رويكرد تجربي، با استفاده از تكنيكهايي مانند مطالعه‌ي شبيه‌زايي و يك رويكرد عددي كه شبيه‌سازي اثر بور-11 با استفاده از جينت-4 است مورد بحث قرار گرفته است. در اين پايان‌نامه، از كد جينت-4 براي بررسي و مقايسه‌ي پروتون‌درماني در حالت بدون حضور بور و با بور بر اساس غلظت معيني از‌ بور در بافت و در بازه‌ي انرژي 50 تا 250 مگاالكترون‌ولت استفاده شده است. با توجه به نتايج به دست آمده مشاهده شد كه بور تأثير چنداني بر روي دوز جذب شده نداشته و دوز جذب شده در هر عمق تقريباً ثابت است ولي براي مقادير بالاي 40 درصد بور اين ميزان روند نزولي داشته و در ميزان دوز جذب شده كاهش محسوسي مشاهده مي‌شود. همچنين افزايش بور در بافت توموري باعث كاهش عمق نفوذ خواهد شد. بررسي نتايج، به ما اين امكان را مي‌دهد كه بفهميم آيا واكنش گداخت واقعاً مسؤول افزايش كارايي بيولوژيكي‌اي است كه به صورت تجربي اندازه‌گيري شده است يا خير. نتايج شبيه‌سازي اين افزايش را اثبات نمي‌كند.

Proton-Boron Fusion Treatment , Alpha Particles , Monte Carlo Simulation , Boron-11

Study of the Effect of the Boron Compounds Accumulation in the Cancer Tissue on the Efficiency of Proton-Boron Fusion Therapy

مهندسي هسته‌اي

In this thesis, an innovative method called boron proton fusion therapy (PBFT) is discussed and investigated in depth. The used innovative idea is to exploit a nuclear fusion reaction. If boron-11 is present near the tumor, the proton in the beam used in radiotherapy can undergo a fusion reaction with the boron-11 nucleus and produce three alpha particles with high LET, which improves the efficacy of the treatment. Furthermore, by changing the proton energy, one can help to increase the lethality of the beam only in the vicinity of the tumor without damaging healthy tissue. In this thesis, an experimental approach, using techniques such as clonogenic study and a numerical approach that simulates the effect of boron-11 using GEANT-4 are discussed. In this thesis, the GEANT-4 code was used to investigate and compare proton therapy in the absence of boron and with boron based on a certain concentration of boron in the tissue and in the energy range of 50 to 250 MeV. According to the results obtained, it was observed that boron did not have much effect on the absorbed dose and the absorbed dose was almost constant at each depth, but for values above 40% boron, this rate had a decreasing trend and a significant decrease in the absorbed dose was observed. Also, an increase in boron in tumor tissue will reduce the penetration depth. Examining the results allows us to understand whether the fusion reaction is really responsible for the increased biological efficacy that has been measured experimentally. Simulation results do not prove this increase.

4