重离子癌症治疗中的离子输运过程

论文摘要

随着世界上癌症患者的逐年增多,对于癌症治疗方法的研究也越来越重要。针对癌症,科学家们找到了许多种治疗的方法,而在它们之中,重离子束癌症治疗法是最有前景,也是最被看好的一个。因此,对于重离子癌症治疗的物理过程的研究有着非常重要的理论和现实意义。对于重离子癌症治疗的物理过程的研究来说,主要的口标是研究入射离子在目标组织中的输运过程。碰撞电离是辐射导致生物学损伤的重要过程,其中产生的次级电子是癌细胞DNA双链断裂的主要原因。对于碰撞电离过程的研究有助于从理论上发展重离子束癌症治疗方法。本论文讨论了在单个离子穿入活体组织时候,可能造成生物学损伤的多种物理过程,并且对其中的物理学原理进行研究。主要工作有：1.介绍粒子辐射的基本物理学原理和理论模型,为后续研究工作提供理论基础和支持；2.为了简便模拟,以单个质子和单个12C6+离子分别作为入射粒子,以纯水作为活体组织的代替品构建模型。从散射截面入手,使用Rudd半经验模型对电离过程进行计算,进一步研究粒子运行过程中的能量损失,讨论入射粒子传能线密度与穿入深度之间的关系,找到其布拉格峰；3.对两种粒子的传能线密度曲线进行比较分析,讨论二者在癌症治疗的应用中的优劣。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 什么是癌症
• 1.2 癌症对人体造成影响的过程
• 1.3 癌症治疗的普遍方法
• 1.4 重离子放射线癌症治疗的发展
• 1.5 重离子癌症治疗的基本原理
• 1.5.1 粒子束在穿入受体时的能量损失
• 1.5.2 粒子束治癌的生物学机理
• 2 粒子辐射的基本理论
• 2.1 基本理论模型
• 2.2 定量分析
• 2.2.1 电荷的正负
• 2.2.2 入射粒子的动量
• 2.2.3 电离过程中的能量转换
• 2.2.4 卢瑟福截面（Rutherford cross section）
• 2.2.5 二体碰撞峰
• 2.2.6 软碰撞和硬碰撞
• 2.2.7 光学（零动量转换）极限
• 2.2.8 半经典计算方法与平而波玻恩近似
• 2.3 理论处理
• 2.3.1 二体碰撞近似法
• 2.3.2 经典轨道蒙特卡洛方法
• 2.3.3 量子力学方法
• 2.3.4 实验和理论的对照
• 2.4 半经验模型
• 2.4.1 Rudd模型
• 3 粒子在输运过程中的传能线密度
• 3.1 电离截面
• 3.2 粒子输运过程中的传能线密度
• 4 结论
• 参考文献
• 个人简历及研究情况
• 致谢