بخشی از مقاله
چکیده:
نوترونهای در راستای عمود بر راستای تابش پروتون در واکنش 7Li - p,n - 7Be جهت تولید بیم نوترونهای درمانی بهینه در روش درمانی BNCT استفاده شده است. یک مجموعه جدید دوطرفه جهت شکلدهی نوترونها به ناحیهی فوق گرمایی به وسیلهی کد MCNPX2.6 طراحی شده است. نتایج نشان میدهند استفاده از پرتو پروتون با انرژی2/5 MeV و جریان 10mA شار نوترون فوق گرمایی مناسب در دو طرف سیستم تولید خواهد کرد. شار بهینه شده نهایی برای یک طرف از مجموعهی شکل دهندهی طیف n 2×109/cm2 s است که نسبت به راستای مستقیم حدود 32 درصد افزایش یافته است.
مقدمه:
به طور کلی سه روش درمانی جهت درمان تومورها مورد استفاده قرار میگیرد که شامل جراحی، پرتودرمانی و شیمی درمانی است. مبنای پرتودرمانی، قرار دادن سلولهای بدخیم در معرض پرتوهای یونیزان میباشد که میتواند منجر به مرگ و از بین رفتن این سلولها گردد. هدف ایدهآل در پرتودرمانی این است که تومور مورد نظر بیشترین دز پرتو را دریافت کند و در همان حال بافتهای سالم اطراف کمترین مقدار پرتوگیری را داشته باشند. BNCT1 ازجملهی روشهای پرتودرمانی است.
این روش درمانی برای اولین بار در سال 1936 توسط لوچر مطرح شد و مورد بررسی قرار گرفت. BNCT روشی مؤثر در درمان تومورهایی از قبیل تومور مغزی است که از ذرات با انرژی بالا برای درمان تومورها استفاده میکند. در این روش چون بور سطح مقطع جذب بالایی برای نوترونهای گرمایی دارد، اگر به طور موضعی در منطقهی تومور جانشانی شود، پس از گیراندازی نوترونها به سرعت به دو ذرهی پر انرژی آلفا و لیتیم تبدیل میشود که با تخلیهی انرژی خود باعث نابودی سلولهای سرطانی میشود
موضوع مهمی که باید به آن دقت شود این است که برای تولید نوترون باید از یک چشمه مناسب استفاده نمود که واکنش 7Li - p,n - 7Be از جمله این چشمههاست. نوترونهای گسیل شده از چشمههای مختلف به دلیل محدوده انرژی نامطلوب، به صورت مستقیم قابل استفاده در روش درمانی BNCT نمیباشند. برای رساندن محدوده انرژی نوترونهای تولید شده از چشمه به ناحیهی انرژی نوترونهای فوقگرمایی که محدوده لازم جهت استفاده برای درمان تومورهای عمقی در روش درمانی BNCT میباشد، از مجموعه ی شکل دهنده ی طیف کهBSA2 نامیده میشود استفاده میکنند.
در واقع هدف از طراحی BSA، دستیابی به شار نوترون لازم با کمترین آلودگی ناشی از نوترونهای سریع ،گرمایی و همچنین آلودگی گاما میباشد. در این کار به بررسی طیف لازم جهت درمان در راستای عمود بر جهت باریکهی پروتون پرداخته شده است. بنابراینBSA ایی بهینه شده است که توانایی درمان دو بیمار به طور همزمان برای این چشمه امکانپذیر شده و پارامترهای خروجی از آن با پارامترهای تأیید شده توسط آژاانس بینالمللی انرژی اتمی مطابقت داده شده است. کد محاسباتی MCNPX 2.6 برای طراحیها و بهینهسازیهای ذکر شده مورد استفاده قرار گرفته است.
روش کار:
نوترونهای مناسب برای استفاده در روش درمانی BNCT، نوترونهای فوقگرمایی هستند که پس از عبور از بافتهای مختلف سر به نوترونهای گرمایی تبدیل میشوند. برای رساندن محدوده انرژی نوترونهای تولید شده از چشمه به محدوده لازم جهت استفاده در BNCT میباشد، یک مجموعهیشکلدهندهی طیف طراحی شده است. مهمترین قسمتهای طراحی شده در این کار شامل بازتابنده، کندکننده، موازیساز و فیلتر نوترون و گاما است.
در این کار در ابتدا برای به دست آوردن شار نوترونهای مناسب برای درمان، نوترونهای در راستای عمود بر راستای جهت تابش پروتون در نظر گرفته شده و یک شکلدهنده طیف دو طرفه جهت درمان همزمان دو بیمار طراحی شده است. در هر مرحله مواد با ضخامتها و شعاعهای مختلف مورد شبیهسازی قرار گرفته و مواد مناسب انتخاب گردیده است. انرژی پروتونها 2/5MeV و جریان 10 mA در نظر گرفته شده است.
نتایج:
پس از انتخاب 100 میکرومتر لیتیم به عنوان هدف تولید نوترون و طراحی سیستم خنک کننده [5] شار نوترونها از پشت این مجموعه اندازهگیری شد و در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل : - 1 - شار نوترونهای اندازهگیری شده پس از هدف تولید نوترون
شکل 1 نشان میدهد که بخش اعظم نوترونها در ناحیهی نوترونهای سریع - E >10 keV - است که قابل استفاده در درمان نیستند. در مرحلهی اول جهت کاهش سرعت نوترونها به انتخاب مادهی مناسب برای کندکننده میپردازیم. هدف از طراحی این قسمت انتخاب مادهی مناسب جهت کاهش انرژی نوترونهای سریع تا محدودهی نوترونهای فوقگرمایی با کمترین کاهش در نوترونهای موجود در محدودهی فوقگرمایی است. برای انتخاب کندکننده مناسب پس از هدف لیتیم وسیستم خنککننده، 9 ماده مختلف جهت انتخاب بهترین کندکننده مورد بررسی قرار گرفتند. در هر مرحله ضخامت کندکننده افزایش یافت و شار نوترونهای فوقگرمایی و همچنین نسبت دوز نوترونهای سریع به شارنوترونهای فوقگرمایی اندازهگیری گردید و نتایج در شکل 2 و شکل 3 نشان داده شدند.
