重离子加速器示范装置被动式束流配送系统次级中子特征的蒙特卡罗研究

作     者：黄盛聪 张晖 车宇航 刘新国 陈卫强 李强 戴中颖 HUANG Shengcong;ZHANG Hui;CHE Yuhang;LIU Xingguo;CHEN Weiqiang;LI Qiang;DAI Zhongying

作者机构：中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院重离子束辐射生物医学重点实验室兰州730000 甘肃省重离子束辐射医学应用基础重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《原子核物理评论》 (Nuclear Physics Review)

年 卷 期：2022年第39卷第1期

页      面：114-120页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 100207[医学-影像医学与核医学] 1006[医学-中西医结合] 1002[医学-临床医学] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 100106[医学-放射医学] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

基　　金：国家重点研发项目(2018YFC0115700,2018YFC0115702) 中国科学院青年创新促进会资助项目(2017454) 

主　　题：碳离子放射治疗 被动式束流配送 次级中子 蒙特卡罗方法 

摘      要：在碳离子放射治疗中,碳离子束在剂量配送过程中会与束流输运线相互作用,形成以中子辐射为主的外辐射场。由于中子是高LET射线,具有较高的相对生物学效应,减少碳离子放疗中产生的次级中子有助于降低放疗后正常组织并发症几率及二次肿瘤风险。利用蒙特卡罗方法对保守情况(能量为400 MeV/u,多叶光栅完全闭合)下碳离子治疗被动式束流配送系统引发的外源性中子在等中心点周围不同位置的注量谱及剂量当量谱进行模拟计算,评估了次级中子辐射的剂量当量贡献;同时探究了多元限束装置即多叶光栅不同开口大小对次级中子剂量当量的影响。模拟结果显示:高能中子(≥15 MeV)对所有模拟位置的中子剂量当量占比最高可达26%。实际治疗条件下,当多叶光栅开口由闭合状态扩大至15 cm×15 cm,等中心点和横向远端位置的次级中子剂量当量强度下降约85%,而束流方向远端位置下降约70%。这些结果可用于指导不同治疗条件下次级中子的研究,为治疗条件下评估患者所受非治疗辐射提供依据。