质子与碳离子束的布拉格曲线参数及横向歧离分析
医学物理
2021-01-21 v1
摘要
重离子对靶标具有不同效应。比较该效应的最重要因素是线性能量转移（Linear Energy Transfer，LET）。质子与碳离子是高 LET 的重离子。由于这些离子在穿过组织时通过碰撞损失能量，其射程不长。这种能量损失沿程增加，并在射程末端达到最大能量损失。整个过程由布拉格曲线表示。布拉格曲线的输入剂量、半高全宽（FWHM）值、布拉格峰幅值与位置以及半影厚度，是确定哪种粒子在肿瘤治疗中更具优势的重要因素。重离子穿过组织时，因库仑碰撞其行进方向会发生微小偏离。这些微小偏离导致剂量分布中的横向歧离。横向歧离对于确定靠近关键器官的肿瘤治疗中所用粒子的类型与能量十分重要。本研究中，考虑不同能量质子与碳离子束的水体模，利用 TRIM 代码计算输入剂量、FWHM 值、峰值幅值与位置、半影厚度及横向歧离，并与蒙特卡洛（Monte Carlo，MC）模拟结果比较。发现质子的 FWHM 平均比碳离子多 63%，半影平均多 53%。在相同布拉格峰位置，碳离子的布拉格峰幅值平均为质子的 28–45 倍。观察到质子在横向歧离上散射约多 70%，差异约为 1.32 mm。基于所有这些结果，对强子疗法中最常用的质子与碳重离子进行了比较。
引用
@article{arxiv.2101.08023,
title = {Analysis of Bragg Curve Parameters and Lateral Straggle for Proton and Carbon Beams},
author = {Fatih Ekinci and Erkan Bostanci and Ozlem Dagli and Mehmet Serdar Guzel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.08023},
year = {2021}
}