Abstract
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。