مقدمه:

نوترون تراپی با بور یا BNCT1 یک روش امید بخش در درمان انواع سرطانها از جمله تومورهای مغزی و پوستی است۱]و.[۲ در این روش داروی حامل بور از طریق وریدی به بیمار تزریق و در تومور متمرکز میشود، سپس منطقه تومور توسط نوترونهای با شدت و انرژی مناسب بمباران میگردد. هستههای بور-۱۰ با جذب نوترونهای حرارتی در واکنش ( (n, شرکت کرده و ذرات با LET بالای آلفا و لیتیوم تولید میکند. این ذرات انرژی خود را در فاصلهای قابل مقایسه با ابعاد سلولی تخلیه کرده و باعث نابودی سلولهای سرطانی میشوند. در این روش از نوترونهای حرارتی برای درمان تومورهای سطحی سر و گردن و سرطان پوست و از نوترون فوق حرارتی به منظور درمان تومورهای عمیق مغزی استفاده میشود. پارامترهای باریکه نوترونی مناسب برای هر دو حالت و حدود مجاز آنها توسط آژانس بین المللی انرژی اتمی معین شده است که در جدول ۱ و ۲ آمده است.[۳] برای دستیابی به چنین باریکهای، مجموعهای از مواد که اصطلاحاً BSA2 نامیده میشود بین چشمه نوترون و بیمار قرار میگیرد. یک BSAعموماً از قسمتهای مختلف شامل: کندکننده، بازتابنده، فیلتر نوترون حرارتی، فیلتر گاما و موازی ساز تشکیل شده است.

چشمههای نوترون گستردهای از قبیل راکتور هستهای ۱]،[۴ ، شتابدهنده [۵]، چشمه رادیوایزوتوپی[۶] و مولدهای نوترون۷]،[۸ در این زمینه مورد بررسی قرار گرفتهاند اما در تمام آزمونهای درمانی گزارش شده، از راکتور هستهای استفاده شده است. عدم پذیرش افکار عمومی و هزینه بالای ساخت راکتورهای هستهای و دور

۱Boron Neutron Capture Therapy 2 Beam Shaping Assembly

۹۰۳

بودن از مراکز درمانی از بزرگترین مشکلات این چشمه میباشد. تلاشهای بسیاری جهت دستیابی به یک چشمه ایمن و قابل نصب در بیمارستان صورت گرفته و همچنان در حال انجام است که از جمله آنها میتوان به پروژه ساخت یک شتابدهنده خطی پروتون ویژه BNCT در ژاپن اشاره کرد .[۹]

در این مقاله استفاده از راکتور مینیاتوری MNSR1 به عنوان یک چشمه با ابعاد مناسب جهت نصب در بیمارستان مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور با استفاده از کد [۱۰] MCNPX برای هر دو حالت حرارتی و فوق حرارتی یک BSA مناسب طراحی شده است. همچنین کارایی باریکه نوترونی نهایی به کمک محاسبات دزیمتری مورد ارزیابی قرار گرفته است.

روش کار:

.۱ معرفی راکتور MNSR

راکتور MNSR راکتوری است متراکم، ایمن و با قدرت کم (۳۰ kW) و از نوع تانک استخری که در آن اورانیوم با غنای بسیار بالا بعنوان سوخت، آب طبیعی بعنوان کندکننده و خنک کننده و جرم بحرانی کم با بازتابنده فلز بریلیم، استفاده شده است. این راکتور دارای شار نوترونی ۵×۱۰۱۱ n.cm-2.s-1 تا ۱۰۱۲ میباشد. راکتور دارای ۱۰ سایت تابشی عمودی است که ۵ سایت تابشی داخلی به طور غیر معمول در داخل بازتابنده برلیومی و ۵ سایت تابشی خارجی، در خارج بازتابنده قرار دارند ۱۱]و.[۱۲

.۲ طراحی BSA

به منظور انجام محاسبات و طراحیها، راکتور مینیاتوری توسط کد MCNPX شبیه سازی گردید. شکل ۱ نمایی از مدل شبیه سازی شده راکتور توسط کد را نشان میدهد.

شکل :۱ سطح مقطع مدل شبیه سازی رآکتور مینیاتوری اصفهان و BSA طراحی شده توسط کد MCNPX

۱Miniature Neutron Source Reactor

۹۰۴

مواد مختلف از قبیل فلوئنتال۱، AlF3، Al/AlF3، MgF2، CF2، D2O، گرافیت، AlF3، به عنوان کندکننده، سرب و بیسموت به عنوان فیلتر گاما مورد بررسی قرار گرفتهاند. برای حالت حرارتی از گرافیت و موادی از جنس کندکننده به عنوان بازتابنده بررسی شد. همچنین برای حالت فوق حرارتی از کادمیوم به عنوان فیلتر نوترونهای حرارتی و از سرب به عنوان بازتابنده استفاده گردید. آزمونهای مختلف جهت تعیین ضخامت مناسب مواد در بخشهای مختلف توسط کد صورت گرفت. در ادامه به منظور بررسی کارایی باریکه فوق حرارتی برای درمان تومورهای مغزی از فانتوم استاندارد Snyder استفاده گردید. به این منظور مولفههای مختلف دز شامل دز ناشی از واکنشهای ۱۰B(n, )7Li، ۱۴N(n,p)14C، ۱H( n,n )1H و ۱H(n, )2H درون بافت مغز و نیز گاماهای ناشی از چشمه محاسبه گردید. محاسبات دزیمتری با استفاده از ضرائب تبدیل شار به دز طبق استاندارد [۱۳] ICRU46 انجام گردید. به منظور در نظر گرفتن آسیبهای زیستی ناشی از مولفههای مختلف، برای هر یک از مولفه های دز ضرایب RBE در نظر گرفته شد (شکل .(۴