Analiza prisutnosti neutrona u prostoru pored linearnog terapijskog akceleratora

  УНИВЕРЗИТЕТ У НОВОМ САДУ 

  Природно-математички факултет 

Департман за физику 

ТЕЛ/ФАКС: +381(0)21 455 318 

21000 Нови Сад, Трг Д. Обрадовића 4 

Анализа присутности неутрона у 

простору поред линеарног 

терапијског акцелератора 

Дипломски рад 

Ментор: 

Кандидаткиња: 

Проф. др Миодраг Крмар   

Ана Кузмановић 

Нови Сад, 2012. 

Анализа присутности неутрона у простору поред линеарног терапијског акцелератора

1 

УВОД

Радијациона  терапија  или  радиотерапија  представља  методу  лечења  у  којој  се 

користи  јонизујуће  зрачење  високих  енергија  који  продиру  у  тело  пацијента  у  циљу 

уништења  болесног  ткива.  Данас  се  примењује  неколико  врста  радиотерапије,  у 

зависности  од  облика  испоруке  радијационог  зрачења.  Предрасуде  везане  за  појам 

радиоактивности  и  њене  терапијске  примене,  најчешће  се  јављају  из  непознавања  самог 

поступка  и  природе  таквог  лечења.  За  овакву  врсту  терапије  користе  се  уређаји  веома 

сложене  конструкције  у  специјализованим  центрима.  Најширу  примену  има  медицински 

линеарни  акцелератор  (ЛИНАК)  који  производи  електроне  и  фотоне  високих  енергија  у 

третманске сврхе лечења пацијената.  

У  овом  раду  се  користи  модел  ЛИНАК-а,  VARIAN  Clinac  2100C,  који  ствара 

фотонско поље закочним процесом. Фотони енергије од 15 MеV-ског акцелератора имају 

довољно високе енергије да могу изазвати фотонуклеарне реакције у којима се ослобађају 

неутрони  тако  да  се  јавља  неутронска  контаминација  фотонског  снопа.  Конструкција 

простора у коме се налази терапијски уређај као и пројектовање примарних и секундарних 

заштита доводи до атенуције фотонског зрачења, при чему се потенцијални ризик смањује 

на  дозвољене  нивое  прописане  законом.  Тиме  је  омогућен  и  безбедан  рад  и  боравак 

особља  близу  терапијског  уређаја.  Уколико  се  постигне  овај  циљ,  зрачење  терапијског 

акцелератора у посебно конструисаним просторијама ни у ком случају неће бити опасност 

по животну средину. 

Циљ  овог  рада  је  истраживањe  анализе  утицаја  неутронског  зрачења  и  мере 

ефикасности  његовог  смањења  у  терапијској  просторији,  у  циљу  заштите  техничког 

особља  и  околине.  У  оквиру  анализе  направљени  су  модели  којима  јасно  приказујемо 

идеју пројекта као и неопходне резултате који следе. 

Метод  мерења  неутронске  еквивалентне  дозе  је  извршен  помоћу  неутронског 

детектора,  Meridian  Model  5085,  у  лавиринту  бункера  на  Институту  за  Онкологију  у 

Сремској  Каменици.  Снимање  је  вршено  са  и  без  додатне  заштите  у  виду  парафинских 

плоча, постављених у различите позиције дуж ходника терапијске собе. 

Анализа присутности неутрона у простору поред линеарног терапијског акцелератора

3 

1.1.

Принцип рада 

Линеарни акцелератори убрзавају електроне до кинетичких енергија у распону од 4 

до  25  MеV-а.  Ови  високоенергетски  електрони  се  користе  за  генерисање  клиничких 

зрачних снопова: 

­

Фотонско X зрачење енергија – 4 до 20 MV и 

­

Електронско зрачење енергија – 4 до 25 MeV, 

тако имамо два режима рада:  

­

фотонски

 - када се на путу убрзаних електрона постави мета на којој се генерише 

високоенергетско закочно X зрачење и 

­

електронски

  -  када  се  мета  са  путање  убрзаних  електрона  измакне  и  они  се 

директно усмеравају ка пацијенту и тумору који треба да се зрачи.  

На  слици  1.1.  је  приказана  физичка  разлика  између  фотонског  и  електронског 

зрачења при њиховом транспорту кроз медијум (H

2

O). Електрони имају ограничен домет, 

то јест, дубину до које су у потпуности апсорбовани и након које нема депоновања дозе. 

Код фотона то није случај, јер они теоретски имају неограничен домет. Са дубином, због 

предаје енергије (апсорпције), доза постепено опада. Од величине њихове енергије зависи 

продорност X зрачења, као и електрона. 

а)

 PDD фотонског зрачног снопа 

б)

 PDD електрона 

Слика 1.1.

 Поређење PDD (процентне дубинске дозе) фотонског и електронског зрачења 

Анализа присутности неутрона у простору поред линеарног терапијског акцелератора

4 

1.2.

Медицински акцелератор - ЛИНАК 

Савремени  медицински  линеарни  акцелератори,  захваљујући  примени  најновијих 

технолошких,  техничких  и  научних  достигнућа,  данас  се  користе  успешно  у  клиничкој 

пракси  у  радиотерапији  карцинома  и  представљају  стандард  опремљености  сваког 

радиотерапијског центра. 

Линеарни  акцелератори  се  састоје  од  више  технолошких  подсистема  повезаних  у 

функционалну целину. Да би се практично користили у спровођењу савремених сложених 

техника  зрачења  пацијената,  морају  задовољити  посебне  конструкционе  захтеве  (слика 

1.2).  Основа  дизајна  ЛИНАК-а  се  састоји  у  томе  да  статив  акцелератора  причвршћен  за 

фиксно  постоље,  заједно  са  колиматором  и  терапијским  столом  ротирају  око  заједничке 

тачке  која  се  зове 

изоцентар

.  Циљ  радијационе  терапије  је  да  се  средина  тумора  у 

пацијенту (мета) постави  у изоцентар, тако да  је без обзира на  угао статива, колиматора 

или  терапијског  стола,  зрачни  сноп  увек  усмерен  ка  мети.  На  слици  1.2.  су  приказане 

главне  компоненте  акцелератора:  постоље,  ротациони  статив  за  главом  акцелератора, 

колиматор, терапијски сто и ласерски систем позиционирања пацијента. 

Слика 1.2

. Основна геометрија медицинског акцелератора са терапијским столом 

Анализа присутности неутрона у простору поред линеарног терапијског акцелератора

6 

1.3.

Делови ЛИНАК-а 

Главне  компоненте  оперативног  система  основне  конфигурације  ЛИНАК-а  су 

приказане на слици 1.4. 

Слика 1.4.

 Основна геометрија и глaвне компоненте ЛИНАК-а

Медицински линеарни акцелератори се састоје из следећих компонената: 

­

електронски топ, 

­

акцелераторски таласовод, 

­

извор високофреквентног таласа (магнетрон или клистрон), 

­

магнет закретања електронског снопа, 

­

глава акцелератора, 

­

терапијски сто, 

­

командни пулт и систем за мониторинг.