硼中子俘获治疗中硼浓度在线实时监测系统关键技术研究
发布时间：2024-03-31 07:23
当今,癌症已成为威胁我国人民健康的头号杀手且死亡率较高,放射治疗作为三大主流肿瘤治疗技术之一,一直不懈追求高精度、高疗效和低副作用,而硼中子俘获治疗(BNCT)技术作为一种特殊的放疗手段,随着加速器中子源技术的发展迎来了新的春天。但生物体内硼浓度的在线监测是BNCT技术中准确进行剂量学评估的关键技术难点,本课题将从BNCT治疗过程中发出478 ke V瞬发γ射线的机制出发研究基于瞬发γ射线单光子发射计算机断层成像(PGSPECT)系统的硼浓度在线实时监测方法,并就PG-SPECT系统中的若干关键技术展开具体研究。主要研究内容及成果如下:(1)结合中国辐射仿真人体模型利用蒙特卡罗方法验证了PG-SPECT系统在BNCT中开展在线实时监测硼浓度的理论可行性。首先利用MCNP和Geant4两种不同蒙特卡罗程序对BNCT过程中从软组织中发射的瞬发γ射线展开研究,交互验证了Geant4模拟产生瞬发γ射线产额的准确性;然后针对BNCT治疗脑部肿瘤时采用机械准直器对478 ke V瞬发γ射线进行探测的系统建模,通过最大似然期望最大化(MLEM)重建算法对脑部肿瘤开展图像断层重建。研究结果表明,利用P...
【文章页数】：129 页
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 硼中子俘获治疗技术的研究背景及意义
1.2 硼中子俘获治疗的研究热点
1.2.1 中子源项
1.2.2 治疗计划系统
1.2.3 硼浓度测量方法
1.3 本文的主要研究工作
1.3.1 研究问题的提出
1.3.2 本论文的研究内容与结构
第二章 PG-SPECT系统监测BNCT中硼浓度的理论可行性研究
2.1 引言
2.1.1 研究背景及意义
2.1.2 本章节研究内容
2.2 SPECT重建算法介绍
2.2.1 滤波反投影重建算法
2.2.2 迭代重建算法
2.3 具有脑部肿瘤人体模型构建及蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
2.3.1 具有脑部肿瘤人体模型的构建
2.3.2 蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
2.4 BNCT中产生的瞬发γ射线研究
2.5 不同体积的单个脑肿瘤成像研究
2.6 不同体积的多个脑肿瘤成像研究
2.7 本章小结
第三章 面向PG-SPECT系统实验测试的TRIGA Mark Ⅱ反应堆热柱优化设计
3.1 引言
3.1.1 研究背景及意义
3.1.2 本章节研究内容
3.2 帕维亚TRIGA Mark Ⅱ反应堆介绍及蒙特卡罗程序MCNP中参数设置
3.2.1 帕维亚TRIGA Mark Ⅱ反应堆介绍
3.2.2 蒙特卡罗程序MCNP中参数设置
3.3 读写面源卡SSW/SSR可靠性的验证
3.4 TRIGA Mark Ⅱ反应堆的热柱优化方案设计
3.4.1 优化方案
3.4.2 计算结果
3.5 本章小结
第四章 PG-SPECT系统中CZT探测器性能表征及其实验测试
4.1 引言
4.1.1 研究背景及意义
4.1.2 本章节研究内容
4.2 X(γ)射线与物质的相互作用及蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
4.2.1 X(γ)射线与物质相互作用
4.2.2 蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
4.3 5×5×20 mm3 CZT探测器基本性能研究
4.3.1 研究方法
4.3.2 实验测量结果
4.3.3 蒙特卡罗模拟结果与实验测量结果对比
4.4 基于优化热柱的实验测量
4.4.1 实验平台搭建方案Ⅰ及测量结果
4.4.2 实验平台搭建方案Ⅱ及测量结果
4.5 本章小结
第五章 面向PG-SPECT系统的康普顿相机优化设计及其性能评估
5.1 引言
5.1.1 研究背景及意义
5.1.2 本章节研究内容
5.2 康普顿相机介绍及蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
5.2.1 康普顿相机介绍
5.2.2 蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
5.3 康普顿相机的优化
5.3.1 散射探测器的厚度Tscatter
5.3.2 散射探测器的宽度Wscatter
5.3.3 吸收探测器的厚度Tabsorber
5.3.4 吸收探测器的宽度Wabsorber
5.3.5 散射探测器与吸收探测器的距离D
5.4 康普顿相机的评估
5.5 本章小结
第六章 面向PG-SPECT系统的康普顿相机快速重建算法研究及其应用
6.1 引言
6.1.1 研究背景及意义
6.1.2 本章节研究内容
6.2 康普顿相机重建算法介绍
6.2.1 解析法
6.2.2 迭代法
6.3 康普顿相机重建算法的对比研究
6.4 含黑色素瘤人体模型的构建及蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
6.4.1 含黑色素瘤人体模型的构建
6.4.2 蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
6.5 康普顿相机对黑色素瘤的成像研究
6.5.1 单角度康普顿相机重建结果
6.5.2 多角度康普顿相机重建结果
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文总结
7.2 本文主要创新点
7.3 本文展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3943656
【文章页数】：129 页
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
1.1 硼中子俘获治疗技术的研究背景及意义
1.2 硼中子俘获治疗的研究热点
1.2.1 中子源项
1.2.2 治疗计划系统
1.2.3 硼浓度测量方法
1.3 本文的主要研究工作
1.3.1 研究问题的提出
1.3.2 本论文的研究内容与结构
第二章 PG-SPECT系统监测BNCT中硼浓度的理论可行性研究
2.1 引言
2.1.1 研究背景及意义
2.1.2 本章节研究内容
2.2 SPECT重建算法介绍
2.2.1 滤波反投影重建算法
2.2.2 迭代重建算法
2.3 具有脑部肿瘤人体模型构建及蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
2.3.1 具有脑部肿瘤人体模型的构建
2.3.2 蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
2.4 BNCT中产生的瞬发γ射线研究
2.5 不同体积的单个脑肿瘤成像研究
2.6 不同体积的多个脑肿瘤成像研究
2.7 本章小结
第三章 面向PG-SPECT系统实验测试的TRIGA Mark Ⅱ反应堆热柱优化设计
3.1 引言
3.1.1 研究背景及意义
3.1.2 本章节研究内容
3.2 帕维亚TRIGA Mark Ⅱ反应堆介绍及蒙特卡罗程序MCNP中参数设置
3.2.1 帕维亚TRIGA Mark Ⅱ反应堆介绍
3.2.2 蒙特卡罗程序MCNP中参数设置
3.3 读写面源卡SSW/SSR可靠性的验证
3.4 TRIGA Mark Ⅱ反应堆的热柱优化方案设计
3.4.1 优化方案
3.4.2 计算结果
3.5 本章小结
第四章 PG-SPECT系统中CZT探测器性能表征及其实验测试
4.1 引言
4.1.1 研究背景及意义
4.1.2 本章节研究内容
4.2 X(γ)射线与物质的相互作用及蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
4.2.1 X(γ)射线与物质相互作用
4.2.2 蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
4.3 5×5×20 mm3 CZT探测器基本性能研究
4.3.1 研究方法
4.3.2 实验测量结果
4.3.3 蒙特卡罗模拟结果与实验测量结果对比
4.4 基于优化热柱的实验测量
4.4.1 实验平台搭建方案Ⅰ及测量结果
4.4.2 实验平台搭建方案Ⅱ及测量结果
4.5 本章小结
第五章 面向PG-SPECT系统的康普顿相机优化设计及其性能评估
5.1 引言
5.1.1 研究背景及意义
5.1.2 本章节研究内容
5.2 康普顿相机介绍及蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
5.2.1 康普顿相机介绍
5.2.2 蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
5.3 康普顿相机的优化
5.3.1 散射探测器的厚度Tscatter
5.3.2 散射探测器的宽度Wscatter
5.3.3 吸收探测器的厚度Tabsorber
5.3.4 吸收探测器的宽度Wabsorber
5.3.5 散射探测器与吸收探测器的距离D
5.4 康普顿相机的评估
5.5 本章小结
第六章 面向PG-SPECT系统的康普顿相机快速重建算法研究及其应用
6.1 引言
6.1.1 研究背景及意义
6.1.2 本章节研究内容
6.2 康普顿相机重建算法介绍
6.2.1 解析法
6.2.2 迭代法
6.3 康普顿相机重建算法的对比研究
6.4 含黑色素瘤人体模型的构建及蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
6.4.1 含黑色素瘤人体模型的构建
6.4.2 蒙特卡罗程序Geant4 中参数设置
6.5 康普顿相机对黑色素瘤的成像研究
6.5.1 单角度康普顿相机重建结果
6.5.2 多角度康普顿相机重建结果
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 本文总结
7.2 本文主要创新点
7.3 本文展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3943656
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