簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 林宗逸
論文名稱： 清華大學水池式反應器BNCT治療計畫程式THORplan之開發與驗證
指導教授： 薛燕婉
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年： 2004
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 101
中文關鍵詞： 清華大學水池式反應器 、BNCT 、THOR 、THORplan 、SERA 、治療計畫
相關次數： 點閱：3  下載：0 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

    • 本研究為清華大學水池式反應器(THOR)「硼捉中子治癌」治療計畫程式系統THORplan之開發。本研究包括三大部分：(1)建立THOR新超熱中子束(1MW)出口面射源，作為治療計畫程式之射源輸入；(2)引進與測試國外治療計畫程式系統SERA，作為THORplan發展比對之依據；(3) 使用THORplan與SERA程式進行THOR新超熱中子束(1MW)用於BNCT治療效益之評估；(4)利用IDL語法與子程式建立THORplan之圖形化介面，以方便使用者進行治療計畫之模擬計算。
    THOR新超熱中子束(1MW)出口射源的建立一開始是利用三維角分格程式TORT所計算出的結果。但是研究發現，以TORT所建立的面射源與實際從爐心一路算至假體(位於出口10cm處)的中心軸計算結果是有相當大的差距(20~30%)，若未經蒙地卡羅程式MCNP計數結果歸一化則差距更大。在改用MCNP計數之射源資料作為射源，在假體內的計算結果就與直接自爐心計算至假體的結果差異縮小為10~30%。而假體改置於0cm處時，差距為7~10%。若是未包含出口半徑7cm外的射源，則會對於假體內，不在中心軸上的熱中子通率會有低估10%的情形，反之，則會對整個假體內增加2~7%的情形。如果使用MCNP記錄粒子之RSSA面射源檔，則相當符合從爐心計算至假體的結果。
    本研究使用THOR新超熱中子束(1MW)之面射源，以治療計畫程式THORplan及SERA進行BNCT治療效益之評估。結果顯示兩者熱中子通率在中心軸最大值處差5%，超熱中子通率差8%。通率的差異是來自兩者對病人腦部幾何材料描述的差異及使用之截面庫版本不同所致。中子劑量在深度2cm前有5~15%的差距，主要是因為SERA低估小於10eV以下之氫劑量。加馬射線劑量差5%。總背景劑量差4%。腫瘤(含硼30ppm)總劑量差6%。主要源於兩者硼劑量相差6%，而這差異則來自於兩者熱中子通率之差異。
    SERA及THORplan求得之有效治療深度(AD)及有效治療深度劑量率(ADDR)及有效治療比例(AR)均相當接近。假設正常組織與腫瘤組織硼濃度分別為18ppm與65ppm，THORplan計算結果顯示THOR新超熱中子束(1MW)用於BNCT治療其有效治療深度(AD)可達9cm，有效治療深度劑量率(ADDR)為52 RBE-cGy/min，腫瘤最大劑量達316 RBE-cGy/min，有效治療比例(AR)達5.8，最大治療比例(TR)達6.1，使正常組織劑量達12.5 cGy需時約為25分鐘。
    本研究利用IDL語法與子程式建立THORplan圖形化介面。包括THORimage、THORinput、THORdose三個模組。可將病人頭部電腦斷層影像(CT)讀入，依其CT值自動區分出器官組織，建立MCNP輸入檔，並讀取MCNP輸出檔以圖形化呈現計算結果，使THORplan治療計畫程式之使用更為方便。

    目錄 摘要 I 誌謝 III 目錄 IV 第一章　前言 1 第二章　THOR新超熱中子束射束出口射源的建立 6 2.1射束出口射源建立之方法 6 2.2結果與討論 9 2.2.1射源能譜分佈之分析，角度分佈採TORT使用偏向角分格u166之計算結果 9 2.2.1.1能譜分佈採TORT計算47群中子能群之結果 9 2.2.1.2 能譜分佈採MCNP計數47群中子能群之結果 16 2.2.2射源角度分佈之分析，角度分佈採TORT使用角分格S16區間 17 2.2.2.1 TORT計算47群中子能群及角度分佈之結果 17 2.2.2.2 MCNP計數47群中子能群及角度分佈之結果 20 2.2.3 射源空間分佈之分析，使用MCNP計數射束出口之射源資料 23 2.2.4較細能群、角度分佈面射源之建立-94群中子、20個角度間距、MCNP計數. 24 2.2.5假體改置於出口0cm處之計算結果 27 2.2.6面射源大小之影響 30 2.2.7 MCNP記錄之RSSA檔.作為面射源 33 2.3結論 34 第三章　SERA治療計畫程式之建立與測試 36 3.1簡介 36 3.2 SERA功能介紹 37 3.2.1影像讀入及建立假體 38 3.2.2粒子遷移模擬計算程式及輸出結果 39 3.2.3劑量分佈呈現 41 3.3 SERA程式之測試計算-採理想射源 45 3.3.1測試條件設定 45 3.3.2 SERA計算結果 45 3.3.3 SERA與THORplan計算結果之比較 49 3.4結論 59 第四章　治療計畫THORplan與SERA對THOR新超熱中子射束用於腦腫瘤 BNCT治療之效益評估 60 4.1 THORplan與SERA計算結果之比較 61 4.2劑量轉換因子之探討 69 4.2.1 MIT-Caswell 劑量轉換因子 69 4.2.2使用元素劑量轉換因子 77 4.2.3 ICRU46-Caswell 劑量轉換因子 85 4.3 討論與結論 87 第五章　THORplan治療計畫程式圖形化介面之發展 89 5.1簡介 89 5.2圖形化介面程式 90 5.2.1 起始介面 90 5.2.2 THORimage 91 5.2.3 THORinput 94 5.2.4 THORdose 95 5.3 結論 97 第六章　結論與未來工作 98 參考文獻 100 附錄A　BUGLE-96 47n+20γ群能群結構 A-1 附錄B　腦部元素組成 B-1 附錄C　TORT-u166計算求得出口面各方格的流率，包含47群中子與20群加馬射線 C-1 附錄D　MCNP計算假體內中子通率之標準差 D-1 附錄E　THOR新超熱中子射束射束出口半徑7~11cm內之射源資料 E-1 附錄F　SERA使用之劑量轉換因子(eV/collision) F-1 附錄G　劑量轉換因子 G-1

    1.J. Hall, D.Phil., D.Sc., F.A.C.R., F.R.C.R, “Radiobiology for the Radiologist”, p112-p.123.
    2.“Proceeding of Ninth International Symposium on Neutron Capture Therapy for Cancer”, Osaka, Japan, Oct2-6, 2000.
    3.“Research and Development in Neutron Capture Therapy”, “Proceeding of The 10th International Congress on Neutron Capture Therapy”, Essen (Germany), September 8-13, 2002.
    4.R.F. Barth and A.H. Soloway, “Dedication to Sweet and Hatanaka,” Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., 1055(1994).
    5.R.F. Barth, A.H. Soloway, Weilian Yang, Joseph H Goodman and Ralth G Fairchild, “硼中子俘獲治療腦腫瘤的現況與前景”, 中華放射腫瘤學雜誌 1998年12月第七卷第四期.
    6.D. W. Nigg, F. J. Wheeler, D.E. Wessol, J. Capala, and M. Chadha, “Computational Dosimetry and Treatment Planning for Boron Neutron Capture Therapy”, Journal of NeuroOncol, 33:81, 1997.
    7.R. Zamenhof, E. Redmond II, G. Solares, D. Katz, K. Riley, S. Kiger, and O. Harling, “Monte Carlo-based treatment planning for boron neutron capture therapy using custom designed models automatically generated from CT data,” International Journal Radiation Oncology Biology Physics, 35, 383-397(1996).
    8.W.S. Kiger III, R.G. Zamenhof, G.R. Solares, E.L. Redmond II. And C.-S. Ya, “MacNCTPlan: An Improved Macintosh Based BNCT Treatment Planning Program,” Trans. Am. Nuc. Soc., 75, 38-9(1996).
    9.R.G. Zamenhof, G.R. Solares, W.S. Kiger III, E.L. Redmond II, P.M. Busse, and C.S. Yam, “MacNctPlan: An improved Macintosh-based treament planning program for boron neutron capture therapy,” in Advances in Neutron Capture Therapy, edited by B. Larsson, J. Crawford, and R. Weinreich, Elsevier, Amsterdam(1997), pp. 100-105.
    10.D.E. Wessol, C.A. Wemple, F.J. Wheeler, M.T. Cohen, M.B. Rossmeier, and J. Cogliati, “SERA: Simulation Environment for Radiotherapy Applications User’s Manual Version 1C0,” http://www.cs.montana.edu/~bnct/, Department of Computer Science, Montana State University (2001).
    11.H. Kumada, et a1., “The Development of a Computational Dosimetry System for BNCT at JRR-4”, Frontiers in Neutron Capture Therapy, Vols.1 and 2, Hawthorne et a1 ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, p611-614, (2001).
    12.G. Q. Maguire, Jr. and M. E. Noz, “QSH Reference Manual”, Columbia University, Department of Computer Science; New York University, Department of Radiology, 1990.
    13.“MCNP-Monte Carlo N-Particle Transport Code System, Version 4C”, Oak Ridge National Laboratory, RSIC CCC-700 , 2000.
    14.林宗毅, “「硼捉中子治癌」治療計畫程式之開發”,國立清華大學工程與系統科學研究所碩士論文,2003.
    15.TORT “Three dimensional discrete ordinates neutron/photon transport code, version 3”, Oak Ridge National Laboratory, RSIC CCC-650,1998.
    16.黃泰庭, “清華水池式反應器改建為硼中子捕獲專用核反應爐之超熱中子束最終細部設計分析”, 國立清華大學工程與系統科學研究所碩士論文,2003.
    17.李在尹, “清華水池式反應器新舊超熱中子束射束品質研究”, 國立清華大學工程與系統科學研究所碩士論,2003.
    18.“BUGLE-96, RSICC Data Library Collection”, Oak Ridge National Laboratory, Radiation Safety Information Computational Center, 1996.
    19.薛燕婉、陳昂佑, ”三維粒子遷移DOORS程式系統之研究”, 2002.
    20.ICRU REPORT 46, “Photon, Electron, Proton and Neutron Interaction Data for Body Tissues”, International Commission on Radiation Units and Measurements, p11-13, 1992.
    21.Tiina Seppälä, “FIR1 Epithermal Neutron Beam Model and Dose Calculation for Treatment Planning in Neutron Capture Therapy”, Department of Physical Sciences, Faculty of Science, University of Helsinki, Finland, 2002.
    22.ENDF/B-IV, Brookhaven National Laboratory, BNL-NCS-50496(ENDF 102), Oct., 1975.
    23.R. G. Zamenhof et al., “Monte Carlo Based Dosimetry and Treatment Planning for Neutron Capture Therapy of Brain Tumors,” Performance for Neutron Capture Therapy, 283, Edited by O.K. Harling et al., Plenum Press, New York, 1990.
    24.R. S. Caswell, J. J. Coyne, and M. L. Randolph, “KERMA Factors of Elements and Compounds for Neutron Energies Below 30MeV,” Int. J. Appl. Radiat. Isot., 33:1227,1982.
    25.ENDF/B-VI, International Atomic Energy Agency, NUCLEAR DATA SERVICES, Documentation series of the IAEA nuclear data section, IAEA-NDS-76, Rev. 4 Jan., 1992.
    26.IDL, Interactive Data Language, Version 6.0, Research System ,Inc., 2003.

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)
    QR CODE