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硼中子捕获疗法中子源的微量剂量
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当前，全世界范围内进行的大多数硼中子俘获治疗（BNCT）治疗都使用核反应堆产生的中子。然而，新兴的趋势是将基于加速器的中子系统视为治疗选择，因为它比核反应堆具有多个已证明的优势。这一转变对于帮助BNCT作为癌症治疗中的标准治疗技术向前迈进是必不可少的，因为该系统需要能够轻松安全地安装在医院环境中。这种需求激励了基于加速器的中子源（ABNS）的发展，已经有几个国家已经开发或正在开发用于BNCT的ABNS。安装在日本青森县量子科学中心（QSC）的ABNS系统目前用于BNCT的研发。该系统是非临床的，其主要用途是出于研究目的照射小动物。光束表征对于了解光束质量并确定要传递到目标的确切剂量是必不可少的。
在典型的BNCT辐射场中，存在多种辐射类型，并且测量绝非简单。微剂量法是在中子和伽马射线混合辐射环境中测量几种辐射质量的有用工具，因为它可以分别测量每个成分。微量剂量法与沉积在微米级体积内的电离能的测量有关，类似于生物细胞。在这样的体积中沉积的能量称为线性能量，y =ε/ l，其中ε是在平均弦长为l的体积中沉积的能量，而f（y）是线性能量发生事件的概率y的值。从线性能量分布，数量，诸如辐射场的吸收剂量，平均质量因子（通常现在被称为辐射加权因子）和相对生物效应（RBE）可以导出。
实验微量剂量的标准工具是比例气体计数器。计数器通常充满低密度的组织当量气体，以模拟与活细胞相当的微米级体积。首先将Rossi型比例计数器应用于BNCT剂量测定。随后其他相关研究者的其他研究。最新研究将测量值与Fluktuierende Kaskade（FLUKA）蒙特卡洛模拟进行了比较。
这项研究旨在使用组织等效比例计数器（TEPC）测量用于BNCT研究的ABNS的微量剂量。还将通过TEPC获得的实验数据与通过蒙特卡洛模拟获得的实验数据进行了比较。
用于本实验的ABNS是基于回旋加速器的加速器，当撞击铍靶时会产生质子，该质子的能量为20 MeV，最大电子束电流为150μA，产生高能中子。为了修改BNCT目的中子谱（即产生高热中子通量），使用了慢化剂材料（铅和重水的组合）来降低高能中子的速度。石墨反射器用于增加热中子通量，铅和铋材料的组合用于降低伽马射线剂量率。为了进一步增加测量位置的热中子通量，在辐照室内放置了一个圆柱形平台。如图所示，该平台由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料组成，内部充满水。图1和图2。较小的圆柱体（最靠近束口）的直径为10厘米，厚度为2.5厘米，较大的圆柱体的直径为30厘米，厚度为2.5厘米。PMMA的厚度为2毫米。
光谱使用TEPC模拟1微米直径的现场测量。实测数据与PHITS模拟结果吻合良好。在高线性能量区域（> 300 keV /μm），PHITS模拟显示出一些高估。一些科学家进行的一项研究发现了类似的趋势。但是，当转换为yd（y）光谱时，发现影响很小。
经加速器基BNCT源在QSC处照射1小时后，传递到直径为1μm的组织的吸收剂量为1.31±0.02 Gy（不包括由伽马射线产生的二次电子）。用TEPC测量的吸收剂量与PHITS模拟结果非常吻合。PHITS模拟显示了每种成分对递送至组织的总剂量的贡献。使用PHITS将伽马射线释放的吸收剂量成分模拟为1.75±0.05 Gy。一些研究人员进行的一项研究。比较了用于临床BNCT的基于加速器和基于反应堆的中子源之间的特性。这项研究表明，自由空气伽马射线剂量率为0.5–0.6 Gy / h。发现这项研究的伽马射线剂量率明显更高。这是因为QSC的ABNS已被修改以产生高通量的热中子，用于生物学实验和基础研究。为了产生高的热中子通量，必须使用减速器来减慢从靶产生的高能中子。大量的慢化剂材料会产生大量的伽马射线。
使用方程发现结果是比3.2。可以通过以下事实来解释：RBE计算中不包括低于25 keV /μm的事件，因为低于此阈值的事件无法与检测器噪声区分开，从而导致更高的RBE。为了验证这一点，使用PHITS模拟的光谱积分为0.01到1000 keV /μm（即包括低能粒子的事件），RBE计算为3.0±0.1，与报告值相似的3.2。将QNS上ABNS的RBE与采用类似方法的其他几项研究进行了比较。使用TEPC模拟直径为1μm的位置测得的平均剂量线性能量显示出与Coyne计算的值相似的能量依赖性。
如其他科学家使用单响应函数确定RBE是在不同中心之间进行比对的合适方法。然而，RBE不仅取决于线性能量，还取决于许多其他因素，例如剂量，剂量率，细胞的α/β比和终点。因此，使用加权响应函数计算出的这些RBE值可用于表征中子束的辐射质量；但是，它们不能用于临床目的。在低剂量下，此单响应函数可用于估计RBE，因为单磁道是主要事件。但是，在临床相关剂量下，多事件能量沉积会增加，因此必须根据单事件光谱计算多事件光谱。从低剂量RBE计算高剂量RBE的一种方法是使用标准线性二次模型。使用来自存活实验信息来计算光子isoeffective剂量的更现实的方法也可以是临床上合适的。
用于该实验的测量系统无法准确评估伽玛射线事件。从PHITS模拟中，伽马射线分量很重要，在量化光束的辐射质量和特性时不应忽略。由于时间限制以及QSC设备的有限访问和供应，无法在实验过程中降低高电子噪声。将来，将需要减少系统中的电子噪声，以准确地测量和评估伽马射线事件。 |
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