رهیافت تحلیلی برای بررسی پراکندگی پروتون‌ها در مرز مواد ناهمگن در پروتون درمانی

مجله علوم و فنون هسته ای Pub Date : 2021-07-17 DOI:10.24200/NST.2021.817.1556

فاطمه سادات رسولی

{"title":"رهیافت تحلیلی برای بررسی پراکندگی پروتون‌ها در مرز مواد ناهمگن در پروتون درمانی","authors":"فاطمه سادات رسولی","doi":"10.24200/NST.2021.817.1556","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"در پروتون‌درمانی، به‌عنوان یک روش درمانی موثر و کارآمد، بررسی رفتار پروتون‌های فرودی در ماده و رسم منحنی براگ، که برآیندی از سه فرایند توقف، پراکندگی و برهم‌کنش‌های غیرکشسان هسته‌ای است، بسیار اهمیت دارد. بررسی این رفتار در رهیافت محاسباتی، به دو روش مونت‌کارلو و تحلیلی قابل دستیابی است. اگرچه در رهیافت تحلیلی، مدل‌های مناسبی برای دستیابی به منحنی براگ در محیط‌های همگن به‌طور دقیق معرفی شده است، با این حال این بررسی در حضور ناهمگنی مواد (که در بافت‌های بدن اجتناب‌ناپذیر است) با چالش مواجه است. برای مطالعه رفتار پروتون‌ها در محیط ناهمگن، بررسی سه عامل پراکندگی، کاهش انرژی و تغییر شار در مرز مواد (لایه‌ها) ضروری است. در پژوهش حاضر به مطالعه نحوه پراکندگی باریکه پروتونی فرودی به تیغه‌هایی از مواد با ضخامت‌ها و جنس‌های مختلف با استفاده از نظریه فرمی-ایجز پرداخته شده است. نتایج نشان داد علاوه بر عمق نفوذ، جنس ماده نیز در میزان پراکندگی تأثیر کلیدی دارد. بررسی‌های مربوط به ترتیب قرارگیری لایه‌ها و مطالعه مربوط به اثر انرژی نشان‌دهنده عدم تأثیر قابل‌توجه ترتیب قرارگیری مواد در مسیر پرتو در پراکندگی نهایی و همچنین کاهش پراکندگی با افزایش انرژی باریکه بود. نتایج نشان داد این روش با تعیین پارامترهای مختلف و رسم نمودارهای فاز-فضا برای دستیابی به هدف موردنظر کارآمد بوده و نتایج بدست آمده برای حالت-های نمونه حل شده، با انتظار ما از فیزیک مسئله همخوانی دارد. به‌منظور اعتبارسنجی نتایج، مقادیر بیشینه زاویه پراکندگی محاسبه شده از روش تحلیلی با مقادیر مربوط به شبیه‌سازی با استفاده از کد مونت‌کارلوی MCNPX مقایسه گردید.","PeriodicalId":230668,"journal":{"name":"مجله علوم و فنون هسته ای","volume":"1 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2021-07-17","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"مجله علوم و فنون هسته ای","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.24200/NST.2021.817.1556","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Abstract

در پروتون‌درمانی، به‌عنوان یک روش درمانی موثر و کارآمد، بررسی رفتار پروتون‌های فرودی در ماده و رسم منحنی براگ، که برآیندی از سه فرایند توقف، پراکندگی و برهم‌کنش‌های غیرکشسان هسته‌ای است، بسیار اهمیت دارد. بررسی این رفتار در رهیافت محاسباتی، به دو روش مونت‌کارلو و تحلیلی قابل دستیابی است. اگرچه در رهیافت تحلیلی، مدل‌های مناسبی برای دستیابی به منحنی براگ در محیط‌های همگن به‌طور دقیق معرفی شده است، با این حال این بررسی در حضور ناهمگنی مواد (که در بافت‌های بدن اجتناب‌ناپذیر است) با چالش مواجه است. برای مطالعه رفتار پروتون‌ها در محیط ناهمگن، بررسی سه عامل پراکندگی، کاهش انرژی و تغییر شار در مرز مواد (لایه‌ها) ضروری است. در پژوهش حاضر به مطالعه نحوه پراکندگی باریکه پروتونی فرودی به تیغه‌هایی از مواد با ضخامت‌ها و جنس‌های مختلف با استفاده از نظریه فرمی-ایجز پرداخته شده است. نتایج نشان داد علاوه بر عمق نفوذ، جنس ماده نیز در میزان پراکندگی تأثیر کلیدی دارد. بررسی‌های مربوط به ترتیب قرارگیری لایه‌ها و مطالعه مربوط به اثر انرژی نشان‌دهنده عدم تأثیر قابل‌توجه ترتیب قرارگیری مواد در مسیر پرتو در پراکندگی نهایی و همچنین کاهش پراکندگی با افزایش انرژی باریکه بود. نتایج نشان داد این روش با تعیین پارامترهای مختلف و رسم نمودارهای فاز-فضا برای دستیابی به هدف موردنظر کارآمد بوده و نتایج بدست آمده برای حالت-های نمونه حل شده، با انتظار ما از فیزیک مسئله همخوانی دارد. به‌منظور اعتبارسنجی نتایج، مقادیر بیشینه زاویه پراکندگی محاسبه شده از روش تحلیلی با مقادیر مربوط به شبیه‌سازی با استفاده از کد مونت‌کارلوی MCNPX مقایسه گردید.

查看原文

微信好友朋友圈 QQ好友复制链接

本刊更多论文

در پروتوندرمانی بهعنوان یک روش درمانی موثر وکارآمد، بررسی رفتار پروتونهای فرودی در ماده و رسم منحنیبراگ، که برآیندی از سه فرایند توقف، پراکندگی و برهمکنشهای غیرکشسان هستهای است، بسیار اهمیت دارد.برسی این رفتار در رهیافت محاسباتی، به دو روش مونتکارلو و تحلیلی قابل دستیابی است.اگرچه در رهیافت تحلیلی، مدلهای مناسبی برای دستیابی به منحنی براگ در محیطهای همگن بهطور دقیق معرفیشده است، با این حال ان بررسی در حضور ناهمگنی مواد (که در بافتهای بدن اجتنابناپذیر است) با چالش مواجه است.برای مطالعه رفتار پروتونها در محیط ناهمگن، بررسی سه عامل پراکندگی، کاهش انرژی و تغیر شار در مرز مواد (لایهها) ضروری است.در پژوهش حاضر به مطالعه نحوه پراکندگی باریکه پروتونی فرودی به تیغههای از مواد با ضخامتها و جنسهای مختلف با استفاده از نظریه فرمی-ایجز پرداخته شده است.نتایج نشان داد علاوه بر عمق نفوذ، جنس ماده نیز در میزان پراکندگی تأثیر کلیدی دارد.برسیهای مربوط به ترتیب قرارگیری لایهها و مطالعه مربوط به اثر انرژی نشاندهنده عدم تأثیر قابلتوجهترتیب قرارگی مواد در مسیر پرتو در پراکندگی نهای و همچنین کاهش پراکندگی با افزایش انرژی باریکه بود.نتایج نشان داد این روش با تعین پارامترهای مختلف و رسم نمودارهای فاز-فضا برای دستیابی به هدف موردنظر کارآمد بوده و نتایج بدست آمده برای حالت-های نمونه حل شده، با انتظار ما ز فیزیک مسئله همخوانی دارد.بهمنظور اعتبارسنجی نتایج، مقادیر بیشینه زاویه پراکندگی محاسبه شده از روش تحلیل با مقادیر مربوط به شبیهسازی با استفاده ازک د مونتکارلوی mcnpx مقایسه گردید.

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文去求助

来源期刊

مجله علوم و فنون هسته ای

自引率

0.00%

发文量