Ağır İyon Terapide İnsan Organları ve Dokularının Yüklü Parçacık Etkileşimleri; Etkin Atom Numarası ve Elektron Yoğunluğu

Charged Particle Interactions of Human Organs and Tissues in Heavy Ion Therapy; Effective Atomic Number and Electron Density

Özet

Bu çalışmada, farklı iyon tipleri için sürekli kinetik enerji aralığında birçok insan organ ve dokuları için etkin atom numaraları (Zeff) ve elektron yoğunlukları (Ne) çalışılmıştır. Zeff ve Ne ‘in kinetic enerji ile değişimi incelenmiş ve önemli değişimler not edilmiştir. Ayrıca elde edilen sonuçlara dayalı olarak Zeff ve Ne için verilen malzemelerin su ve doku eşdeğerleri değerlendirilmiştir. En iyi su eşdeğerlikleri H, He ve C iyonları için idrar kesesi ve Ne iyonu için iskelet kıkırdağı olarak bulundu, çünkü suya nispeten Zeff’deki farklılıklar H (≤%3), He (≤%1), C (≤%1) ve Ne (≤%6) iyonları için önemli ölçüde düşüktü. Ayrıca malzemelerin su eşdeğerliklerindeki değişimler sürekli enerji aralığında tartışılmıştır. Rapor edilen veriler, sürekli kinetik enerji aralığında bu malzemelerle iyonların etkileşimini gösterdiklerinden dolayı, ağır iyonlar radyoterapi ve dozimetri uygulamaları için bu materyallerde kullanılmak için hedeflendiğinde kullanışlı olmalıdırlar.

Abstract

In this work, various organs of human and tissues were studied in terms of the effective atomicnumbers (Zeff) and electron densities (Ne) in the continuous kinetic energy region for different types ofheavy ions. Variations of Zeff and Ne with kinetic energy were investigated and significant variationswere noted. In addition, water and tissue equivalences of the given materials with respect to their Zeffand Ne were evaluated based on the results obtained. The best water equivalents were found to beUrinary Bladder_Urine for H, He and C ions and Skeleton Cartilage for Ne ion since differences in Zeffrelative to water for H (≤%3), He (≤%1), C (≤%1) and Ne (≤%6) ions were significantly low. Moreover,variations in water equivalences of the materials have been discussed in detail in the continuous energyregion. The reported data should be useful when heavy ions are intended to be used in these materialsfor radiotherapy and dosimetry applications as they represent the interaction of ions with thesematerials in the continuous kinetic energy region.