شبیه‏سازی برهم‏کنش پروتون‏های با انرژی60 -mev500 با بدن انسان و تعیین ایزوتوپ‏های تولید شده با استفاده از کد محاسباتی mcnpx

پروتون درمانی یکی از روش‏های موثر در کنترل و درمان تومورهای سرطانی می‎باشد. پروتون‏ها ذرات باردار سنگین هستند که در انتهای مسیر خود قسمت عمده انرژیشان را از دست می‏دهند. بنابراین دز اعمال شده به محیط در فاصله چند میلی متر قبل از انتهای برد این ذرات بیشینه می‏باشد و به همین دلیل می‏توان با استفاده از باریکه‏های پروتونی حجم تومورها را با دز بالا و تقریباً یکنواخت پوشش داد در حالی که بافت سالم در مجاورت تومور ایمن می‏ماند و اثرات جانبی درمان به حد اقل می‏رسد. در این پایان نامه با استفاده از کد محاسباتی mcnpx 2.6.0 برهم‏کنش‏های باریکه‏های پروتونی با انرژی‏های 250، 300 و mev500 با بدن انسان مورد بررسی قرار گرفته و به کمک تالی f8 و اضافه کردن تالی رفتار ویژه ft8 res در محدوده مدل‏های فیزیکی نوع و مقدار ایزوتوپ‏هایی که در اثر برهم‏کنش‏های هسته‏ای پروتون‏ها با عناصر تشکیل دهنده بافت‏های نرم و سخت بدن ایجاد می‏شوند تعیین شده‏اند. نتایج به دست آمده در این کار با نتایج کارهای قبلی که با به کار گیری سطح مقطع‏های نیمه تجربی حاصل شده‏اند نیز مقایسه شده‏اند. در این بررسی‏ها مشخص شده حدود 20 درصد از پروتون‏های فرودی از طریق برهم‏کنش‏های غیر کشسان هسته‏ای جذب بدن شده و بقیه آنها با از دست دادن کسری از انرژی خود (از طریق یونش و برانگیزش) از بدن عبور می‏کنند. علاوه بر آن به دلیل اینکه فایل‏های کتابخانه برهم‏کنش پروتون‏ها (la150h و endf70 prot) داده‏های سطح مقطع برهم‏کنش پروتون‏ها را در انرژی‏های زیر mev200 در بر دارد و نیز درمان تومورها با باریکه‏های پروتونی معمولاً در محدوده 60 تا mev250 انجام می‏شود، برهم‏کنش پروتون‏ها با انرژی 60 تا mev200 با بافت‏های نرم و سخت بدن انسان ارزیابی شده و نوع و مقدار ایزوتوپ‏های تولید شده حاصل از باریکه‏هایی که کاملاً در بدن انسان متوقف می‏شوند، تعیین شده‏اند. یکی از ویژگی‏های مهم پروتون درمانی این است که مقادیر کوچکی از رادیوایزوتوپ‏های گسیلنده پوزیترون در طول مسیر باریکه در اثر برهم‏کنش‏های غیر کشسان هسته‏ای پروتون‏ها با هسته‏های 16o ، 14n و 12c که در بافت‏های بدن موجود می‏باشند، تولید می‏شوند. این رادیوایزوتوپ‏ها (عموماً 15o ، 13n و 11c) تصویرسازی از توزیع دز درمان را با استفاده از تکنیک تصویر برداری پوزیترونی (pet) ممکن می‏سازند. در این پایان نامه با استفاده از شبیه سازی‏های این کد رادیوایزوتوپ‏‏های گسیلنده پوزیترون حاصل از برهم‏کنش باریکه پروتونی با انرژی mev250 در بافت نرم محاسبه شده‏اند و نتایج به دست آمده با نتایج کارهای قبلی سازگاری خوبی را نشان می‏دهد. باریکه‏های پروتونی با انرژی‏های مختلف دارای قله‏های تیز منحنی براگ با بردهای متفاوتی می‏باشند. از طرفی در درمان سرطان دز تابش مورد نظر باید یک بیشینه پهن و صاف (sobp) داشته باشد تا تومور را کاملاً پوشش دهد. بنابراین می‏توان با استفاده از تنها یک باریکه پروتونی در یک جهت که انرژی آن قابل تغییر باشد، یک قله صاف از منحنی براگ تولید کرده و در ناحیه هدف یک دز یکنواخت را اعمال کرد به طوری که بافت فراتر از حجم تومور مورد تابش قرار نگیرد.در این پایان نامه با استفاده از این کد، از یک منحنی اتلاف انرژی پروتون‏ها با انرژی mev250 در بافت نرم و نیز با اضافه کردن هشت منحنی اتلاف انرژی دیگر با وزن‏ها و بردهای متفاوت، یک منحنی اتلاف انرژی با قله صاف به پهنای حدود 4 سانتی متر تولید شده است.