论文：An Overview on the Developments and Improvements of a Treatment Planning System for BNCT

Abstract

硼中子俘获疗法(BNCT)是一种利用中子束和放射疗法治疗癌症的方法10B负载药物选择性杀伤肿瘤细胞，同时保留周围健康组织(HT)。在传统的放射治疗中，治疗计划系统(TPSs)实施了简化的放射传输和剂量沉积模型，在病人的照射前允许有效地优化所有相关参数。这种简化的方法在BNCT中是不可行的，因为中子的存在需要使用更复杂的辐射输运模型。为此，目前的BNCT TPSs常规地基于蒙特卡罗方法进行多次辐射输运模拟。

我们的团队从1996年起就参与了BNCT TPS的研究，引入了在模拟中使用硼在组织中高度不均匀分布的三维图的原始特点，三维图通过对靶区进行PET扫描得到。这种方法与标准方法有明显的不同，标准方法假设在患者头部的每个“宏观区域”中硼的浓度是一致的，其值是根据血样来估计的。本研究的第一个结果是原型软件CARONTE，用于测试新方法的可行性，并将两种不同的方法应用于同一个测试用例进行比较研究。本文通过计算10B反应引起的物理剂量率得出的结果表明，两种方法所作的不同假设可以显著影响TP的重要参数。这导致了一个原始而完整的TPS-硼分布TP软件(BDTPS)的发展。这里介绍了不同阶段的BDTPS实验验证，包括设计和制造一个特定体模，能够容纳装载10B解决方案的许多小瓶。体模在荷兰佩滕JRC的高通量反应堆(HFR)中辐照，随后进行了计算机断层扫描(CT)和正电子发射断层扫描(PET)扫描。

关键词：硼中子捕获治疗，剂量学，影像处理，蒙特卡罗方法，正电子发射断层摄影，治疗计划系统。

Introduction

中子俘获疗法(NCT)的一般概念是1936年由Locher首先提出的(即在Chadwick发现中子之后)。由于种种原因，人们的兴趣后来集中在硼作为中子捕获元素的使用上;因此，有了硼中子捕获疗法(BNCT)的名字。

适当评价辐射对肿瘤和健康组织的影响与放射治疗有关，而这一问题在BNCT中尤其令人关切，因为中子引起的核反应相对较多，每一种都具有不同的生物效果。

通过模拟辐射与组织的相互作用，治疗计划系统(TPSs)为医生提供了宝贵的定量数据，用于在照射前确定相关参数(如最佳照射时间和病人的位置)。因此，这些系统对于提供适当的治疗，确保对健康组织的剂量保持在适当的限度内至关重要。

特别是，目前在BNCT临床试验中使用的多形胶质母细胞瘤(GBM-a型脑瘤)的所有TPSs都是基于患者头部的三维模型重建[通过计算机断层扫描(CT)和/或磁共振成像(MRI)获得]。