【摘要】：我們所處的環(huán)境中存在著各種輻射粒子,這些輻射粒子無時無刻不在人體中沉積輻射劑量。精確了解不同輻射粒子的能量沉積特性,尤其是在射線應(yīng)用于癌癥放射治療越來越廣泛的當下,精確了解高能輻射粒子在人體組織中能量沉積分布的特點對于放射性治療方式的選擇、更好地應(yīng)用輻射粒子具有重要意義。近年來癌癥發(fā)病率越來越高,而放射性治療作為一種先進的治療方式其重要性日益顯現(xiàn)。在放射治療中主要用到的是電子、光子以及質(zhì)子等輻射粒子,其中電子線放療和光子放療發(fā)展得較早,質(zhì)子等重離子放療發(fā)展相對緩慢。利用不同輻射粒子的放療方式,本質(zhì)上都是應(yīng)用電離輻射粒子在癌變部位沉積過量劑量,殺死癌變細胞從而達到治療的目的。隨著三維適形放療及調(diào)強放療技術(shù)的發(fā)展,更加精確地制定放療計劃,減少對患者的額外劑量成為放療技術(shù)的發(fā)展目標。近年來,窄束流質(zhì)子掃描放射方式以及點對點式質(zhì)子放療方式的提出,使得質(zhì)子放療能夠更容易的對癌變組織進行適形放療,治療效果更佳。但窄粒子束流受物質(zhì)散射作用的影響較大,當下對于窄束流的粒子能量沉積研究還不充分;另一方面能量沉積放療計劃的制定主要基于CT斷層掃描技術(shù),CT掃描技術(shù)是通過掃描人體的橫斷面來獲取人體的信息,但在放射性治療的過程中放射束流一般是平行于人體橫斷面或是呈一定夾角照射人體組織,而目前對于垂直于粒子入射方向上的能量沉積的研究較缺乏。為此本文通過Geant4對幾種醫(yī)用輻射粒子窄束(電子、光子、質(zhì)子)與人體組織相互作用時的能量沉積特性進行了模擬研究,多維度對比了不同粒子能量沉積的特性,為以后充分利用不同放療方式的優(yōu)點,開發(fā)復合式三維適形放療計劃系統(tǒng)提供借鑒,也為醫(yī)院進行放射性治療時選擇哪種放療方式提供有意義的參考。
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：R730.55;O572.2
【圖文】：

量守恒與動量守恒更易被滿足，因此光電效應(yīng)發(fā)生的幾率就相應(yīng)變大。逡逑光電子的發(fā)射角度與光子的入射方向以及光子能量有關(guān)，相對于同一邋Ｙ入逡逑射方向而言，光電子的產(chǎn)額是隨光電子發(fā)射方向的變化而變化的。如圖２－２左逡逑圖所示為在不同能量Ｙ光子作用下，光電子發(fā)射微分截面隨角度的變化分布。逡逑微分截面表示為辦／ｉ／Ｑ，描述的是進入平均角度為６？方向的單位立體角的光電逡逑子數(shù)目。在低能量的光子入射時，光電子在垂直于ｙ入射方向上發(fā)射的占比最逡逑大，當入射光子能量增加時，光電子的發(fā)射角度開始減小，有前沖現(xiàn)象。右圖逡逑是在用極坐標系光電子的發(fā)射角度隨入射光子能量變化的分布圖。逡逑１１逡逑

２．２．１．２康普頓效應(yīng)逡逑入射光子與入射物質(zhì)原子的核外電子發(fā)生非彈性碰撞，一部分能量轉(zhuǎn)移給核逡逑外的殼層電子，使核外殼層電子脫離原子核的束縛成為反沖電子發(fā)射出來，同逡逑時入射光子本身的運動方向和動能發(fā)生變化成為散射光子的過程稱為康普頓效逡逑應(yīng)或康普頓散射，該過程如圖２－３所示。與發(fā)生一次光電效應(yīng)就損失掉所有入逡逑射動能不同，入射光子在發(fā)生康普頓散射后，初始能量只是損失了一部分。另逡逑一方面光電效應(yīng)多發(fā)生在入射光子與原子的近殼層電子相互作用之間，康普頓逡逑效應(yīng)一般發(fā)生在入射光子與原子核作用較弱的外殼層電子之間。由于外殼層的逡逑電子的結(jié)合較不緊密，結(jié)合能一般在ｅｖ量級，因此對于高能的入射光子，發(fā)生逡逑康普頓效應(yīng)時可以把外殼層電子近似看成是靜止的自由電子。逡逑

邐１２＜ｎｉ０Ｍ０＜Ｔ９（ｒ邋８０＊邐６０＊邋ｓｏ＊邋４０－逡逑（１逡逑圖２－２不同Ｙ能量光電子發(fā)射角分布逡逑２．２．１．２康普頓效應(yīng)逡逑入射光子與入射物質(zhì)原子的核外電子發(fā)生非彈性碰撞，一部分能量轉(zhuǎn)移給核逡逑外的殼層電子，使核外殼層電子脫離原子核的束縛成為反沖電子發(fā)射出來，同逡逑時入射光子本身的運動方向和動能發(fā)生變化成為散射光子的過程稱為康普頓效逡逑應(yīng)或康普頓散射，該過程如圖２－３所示。與發(fā)生一次光電效應(yīng)就損失掉所有入逡逑射動能不同，入射光子在發(fā)生康普頓散射后，初始能量只是損失了一部分。另逡逑一方面光電效應(yīng)多發(fā)生在入射光子與原子的近殼層電子相互作用之間，康普頓逡逑效應(yīng)一般發(fā)生在入射光子與原子核作用較弱的外殼層電子之間。由于外殼層的逡逑電子的結(jié)合較不緊密，結(jié)合能一般在ｅｖ量級，因此對于高能的入射光子，發(fā)生逡逑康普頓效應(yīng)時可以把外殼層電子近似看成是靜止的自由電子。逡逑（？Ｖ＞逡逑入射先子邐—－逡逑一、Ａｔ／逡逑散射光＾逡逑圖２－３康普頓效應(yīng)示意圖逡逑１２逡逑

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