医用重离子束输运过程的Geant4模拟

发布时间：2017-05-18 18:17

  本文关键词：医用重离子束输运过程的Geant4模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本工作利用Geant4 toolkit编写粒子束在物质中输运过程的蒙特卡洛模拟程序,计算了光子、质子以及~(12)C离子、~(16)O离子在类人体组织中的传能线密度。通过模拟程序的可视化可以清楚的观察到每个粒子在人体组织内的运动径迹和相关的物理过程,根据这些粒子束输运的物理特性来研究它们在医学中的应用,主要的工作如下: 首先介绍了放射治疗的发展以及我国重离子治疗的现状,然后从理论上研究了放射治疗的物理和生物学基础。 编程思想以及数据处理的过程是本工作的重要的环节之一,在这部分内容中讨论了设计程序的整体结构,以及人体结构模型的建立和粒子源的实现。 利用程序的可视化观察离子输运过程的径迹及其特点来研究质子和~(17)C离子的在医学中的应用。同种粒子不同能量以及不同能量的不同粒子在输运过程中都有它们各自的特点,根据这些不同的物理特性研究了它们在医学上的应用差别。研究了~(12)C离子在输运过程中的部分碎片对总剂量的贡献以及次级中子在整个过程中的能量损失机制和它在放射治疗中的影响。
【关键词】：
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：R815
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第一章 引言8-18
• 1.1 放射治疗的发展历史9-11
• 1.2 我国重离子治癌发展现状11-13
• 1.3 离子束输运过程研究的意义13-16
• 参考文献16-18
• 第二章 重离子束治疗的物理和生物学基础18-32
• 2.1 带电粒子与物质的相互作用18-19
• 2.2 带电粒子在物质中的能量损失19-22
• 2.2.1 电子阻止本领19-20
• 2.2.2 核阻止本领20-22
• 2.3 重离子核反应22-23
• 2.4 线性能量传递(Linear Energy Transfer，，LET)23-24
• 2.5 细胞的存活曲线24-28
• 2.5.1 靶学说24-25
• 2.5.2 细胞存活曲线25-28
• 2.6 相对生物学效应28-29
• 2.7 LET与相对生物效应29
• 2.8 细胞的修复能力对RBE值的影响29-31
• 参考文献31-32
• 第三章 编程思想及数据处理32-44
• 3.1 编程工具介绍32-35
• 3.1.1 Geant4 toolkit简介32-34
• 3.1.2 数据处理工具PAW简介34-35
• 3.2 程序的整体结构35-36
• 3.3 模拟实验平台的建立36-37
• 3.3.1 Geant4中人体组织模型的实现36-37
• 3.3.2 模拟粒子源的实现37
• 3.4 物理模型37-41
• 3.4.1 电磁相互作用模型39-41
• 3.5 文件的输入41-43
• 参考文献43-44
• 第四章 重离子束输运过程及医学应用的研究44-72
• 4.1 重离子束用于肿瘤放射治疗的基础理论44-50
• 4.1.1 肿瘤中乏氧细胞的再充氧45-48
• 4.1.2 细胞受照射亚致死损伤后的修复48-49
• 4.1.3 细胞群增殖的再分布49
• 4.1.4 细胞群中存活细胞的再增殖49-50
• 4.2 质子与~(12)C离子在输运过程性质的研究50-54
• 4.2.1 MCHIT(Monte Carlo model for Heavy-ion Therapy)模型50-51
• 4.2.2 质子与~(12)C离子的输运过程51-54
• 4.3 质子和重离子束在类组织中的深度-剂量的研究54-58
• 4.3.1 不同离子束在类组织中的深度-剂量分布54-55
• 4.3.2 不同能量的离子束在类组织中的深度-剂量分布55-58
• 4.4 ~(12)输运过程中碎片的研究58-62
• 4.5 次级中子碎片在输运过程中的剂量分布62-66
• 4.5.1 低能中子63-65
• 4.5.2 高能中子65-66
• 4.6 C离子束放射治疗的研究66-70
• 4.6.1 C离子束治疗的适应症66-67
• 4.6.2 C离子束治疗对正常组织的放射损伤67-68
• 4.6.3 C离子束治疗的其他方面68
• 4.6.4 C离子束治疗的优点和局限性68-70
• 参考文献70-72
• 第五章 总结72-74
• 5.1 本文的主要工作72-73
• 5.2 程序中的问题73
• 5.3 展望73-74
• 发表文章74-76
• 致谢76

【引证文献】

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1 奉光华;重离子束治疗肿瘤的蒙特卡罗模拟研究[D];南华大学;2012年

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本文编号：376795