基于蒙特卡罗方法的BNCT-SPECT系统的信号/本底特性研究

分类： 其他 提交时间： 2025-04-28

季一尘 郑俞 梁天骄

摘要： 硼中子俘获疗法（BNCT）作为一种高效的肿瘤靶向治疗技术，其疗效已得到验证。治疗过程中硼剂量分布的实时监测是当前BNCT临床应用亟待突破的关键瓶颈，其测量精度直接关系到治疗效果与安全性。基于10B(n,)7Li反应释放478keV瞬发γ射线的特性，采用单光子发射计算机断层成像（SPECT）技术探测该478keVγ射线，有望解决10B剂量监测难题。然而，BNCT治疗产生的强中子-γ混合辐射场引发的高本底环境，严重制约了BNCT-SPECT系统的临床应用。本研究针对蒙特卡罗方法在BNCT-SPECT系统探测器的脉冲高度谱计算中存在的效率低下、统计性不足的难题，提出了一套甄别信号/不同来源本底的探测器脉冲高度谱的分步接续计算方法，大幅度提升了计算效率与精度，实现了对目标信号及本底来源的定量解析。模拟结果显示：本文设计的BNCT-SPECT系统中，478keV能道总计数率为6.83 CPS，其中10B(n,)7Li反应贡献占比为53%（含肿瘤区域29%、正常组织24%）；最大本底来源于1H(n,γ)2D反应产生的2.223MeVγ射线的康普顿散射，占比达33%；探测器材料吸收中子产生的寄生γ射线贡献2%；其它杂散γ射线贡献约12%。值得注意的是，2.223MeVγ射线产生的本底贡献中约71%为穿透准直器孔孔壁斜入射进入探测器，揭示可通过优化准直器参数进一步抑制该项本底。

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