توصيفگر ها :
راديونوكلئيد18F , شتاب‌دهندة سيكلوترون , MCNPX , اكتيويته , سطح مقطع هسته‌اي
چكيده فارسي :
استفاده از راديونوكلئيدها در پزشكي هسته‌اي جهت تشخيص و درمان سرطان ضروري است. يكي از راه‌هاي توليد راديونوكلئيد‌هاي پزشكي تابش هدف در سيكلوترون است. سيكلوترون نوعي شتاب‌دهنده ذرات است كه مي‌تواند به ذرات باردار هسته‌اي (پروتون، دوترون و هسته‌هاي هليوم) شتاب دهد. پس از شتاب‌دار شدن، شار مشخصي از پرتو به سمت هدف مورد نظر تابانده مي‌شود وهسته اتم‌هاي مادة هدف را برانگيخته مي‌كند و در نتيجه راديوداروي مورد نظر توليد مي‌شود. در حال حاضر مي‌توان با استفاده از سيكلوترون انواع راديوداروها از جمله 11C، 15O،13N و ....كه در تشخيص و درمان به‌كار برده مي‌شوند را توليد نمود. ردياب هسته‌اي كه به‌طور پيوسته در مراكز PET مورد استفاده قرار مي‌گيرد فلئورو دي اكسي گلوگز است. نيمه عمر نزديك به دو ساعت، 18F را به پركاربرد‌ترين راديونوكلئيد در تحقيقات و پزشكي هسته‌اي تبديل كرده است. اين راديونوكلئيد به‌طور مستقيم از شتاب‌دهنده سيكلوترون توليد مي‌شود. از آنجايي كه هزينة راه اندازي شتاب‌دهنده‌ها بسيار بالاست، توليد راديونوكلئيد با حداكثر بازدة ضرورت دارد. لذا نياز است كه درصد غناي اكسيژن-18 و نيز زمان پرتودهي بهينه سازي شود به‌طوري كه با كمترين هزينه بتوان به حداكثر بازده توليد محصول دست يافت. هم‌چنين با توجه به وابستگي سطح مقطع برهم‌كنش هسته‌اي راديونوكلئيد 18O نسبت به انرژي ذرات بمباران كننده و نيز با در نظر گرفتن الزامات فني مانند نقطه جوش، ضريب انبساط حرارتي، ضريب هدايت گرمايي و غيره، انرژي پرتوهاي پروتوني بايد طوري تنظيم شود كه افزايش احتمال انجام برهم‌كنش هسته‌اي منجر به توليد راديونوكلئيد فلوئور-18 را در پي داشته باشد. در اين تحقيق ابتدا با استفاده از كد كامپيوتري MCNPX، شبيه¬سازي توليد 18F از طريق شتاب‌دهنده سيكلوترون مدل cyclone30 بررسي شد كه با استفاده از شار به‌دست آمده از كد MCNPX و مقادير سطح مقطعTECDOC- 1211 اكتيويته نهايي18F را در مدت زمان‌هاي متفاوت و غناهاي متفاوت آب غني شده حاوي 18O به دست آورديم. در ادامه آن اكتيويته نهايي برهم‌كنش 18O (p,n) 18F به ازاي انرژي MeV 17 و MeV19 و جريان‌هاي مختلف پرتوي پروتوني در پايان مدت زمان 30 دقيقه پرتودهي و در غناي ايزوتوپي 18O برابر 95% بررسي شد . سپس به ازاي پرتوهاي پروتوني با انرژي‌هاي متفاوت (6 الي 12) در غناي ايزوتوپي 18O برابر 90%، 95% و 97% در پايان مدت زمان‌هاي مختلف و هم‌چنين در پايان 6 ساعت پرتودهي با استفاده از كد MCNPX، سرانجام بهينه انرژي پرتو و مدت زمان بمباران پروتوني براي دستيابي به حداكثر بهره توليد راديونوكلئيد 18F به روش سيكلوتروني برآورده گرديد.
چكيده انگليسي :
The use of radionuclides in nuclear medicine is essential for the diagnosis and treatment of cancer. One way to produce medical radionuclides is by target radiation in the cyclotron.
Cyclotron is a type of accelerator that can accelerate charged nuclear particle (proton, deutrons and helium nuclei). After acceleration, a certain flux of beam is emitted towards the target and nuclear atoms of the target substance are excited and as a result the desired radiopharmaceutical is produced.
At present, it is possible to produce various types of radionuclides such as:11C, 15O, 13N, etc.., which are used in diagnosis and treatment, using cyclotrons.
The nuclear tracer that used continuously in PET centers is flu-deoxy glucose. Half-life close to two hours had made 18F the most widely used radionuclide in nuclear research and medicine. This radionuclide is produced directly from the cyclotron accelerator.
The most common method of producing 18F is the O18(p,n)F18 interaction. Since the cost of setting up accelerators is very high, it is necessary to produce radionuclides with maximum efficiency. Therefore, it is necessary to optimize the percentage of oxygen enrichment-18 as well as the irradiation time so that the maximum production efficiency can be achieved at lowest cost. Also, due to the dependence of the 18O radionuclide nucleus interaction cross section with the energy of bombarding particles and also taking into account technical requirements such as hot spot, thermal expansion coefficient, thermal conductivity, etc., the energy of proton beams must be adjusted to the increase the probability of nuclear interaction leading to the production of 18F radionuclide. In this study, using the computer code MCNPX, the simulation of 18F production through cyclotron accelerator model cyclone30 was investigated. Using the flux obtained from MCNPX code and TECDOC-1211 cross section values, the final 18F activity at different times and different enrichment water containing 18O. More on the final 18O(p,n)18F interaction activity for 17MeV and 19MeV energies in different proton beam currents and at %95 enrichment water containing 18O was investigated. Then for proton beams with different energies (6 to 12) and using MCNPX code, the optimal beam energy to achieve the maximum efficiency of 18F radioisotope production by cyclotron method estimated.
