Skip to content

Neutrons from Radiotherapy Accelerators: Production and Detection

Four years after the discovery of neutrons in 1932 by James Chadwick (Cambridge University) a biophysicist, G. L. Locher of the Franklin Institute in Pennsylvania, introduced the concept of Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). The physical principle of BNCT is simple and elegant. It is a two component or binary system, based on the nuclear reaction that occurs when the stable isotope 10 B is irradiated with low energy or thermal neutrons thus producing very energetic helium-4 ( 4 He) nuclei (i.e. alpha particles) and recoiling Lithium-7 ( 7 Li) ions. In 1934 E. Fermi measured the high neutron capture cross section of 10 B, putting the bases of the first medical application for BNCT: the tumour cure. BNCT puts together the targeting principles of chemiotherapy and the localization principles of radiotherapy. The word “cancer” indicates many different malignant tumours arising in different tissues diagnosed at various stages of development. Tumour cells usually are biologically similar to normal cells and at present the therapeutical approaches are strongly limited by this lack of specificity. Local control of the primary tumour is a basic prerequisite condition for cancer cure and this is the radiotherapy goal; the ideal situation in radiotherapy consists in a large amount of energy deposited in the tumour volume and none in the surrounding healthy tissue. In principle, this would result in the absence of sideways spreading out of the beam and the achievement of a very well defined energy distribution in depth. Another crucial aspect is that about 20% of tumours are radio resistant, i.e. they do not respond to treatment with photons and electrons; they are, however, sensitive to beams that deposit their energy in microscopically localized packets (high density energy deposition), a process that increases the probability of giving a lethal dose to every cell (e.g. a beam of light ions). The BNCT method involves the delivery of concentrated doses of radiation directly to tumours while sparing non-cancerous tissues. The technique requires the targeting of malignant tissue with a carrier of elemental 10 B, followed by the exposure of the area to a neutron beam. The result is the release of radiation wherever neutrons are captured by boron.When a neutron collides with a boron atom, an alpha particle and a lithium ion are produced. Being charged and very heavy, they don’t travel farther than the dimension of a cell, ideally leading to selective destruction of the tumour and sparing the neighboring normal tissue. In this way, only cells harboring boron receive high doses of radiation. The treatment success depends on the capability to concentrate boron in the tumour cells. To achieve this, molecular biologists attach 10 B to a “delivery agent” that has an affinity with tumour cells. Right before treatment, patients ingest the agent either orally or intravenously and boron accumulates mainly in the tumour. The concentrations used are non-toxic and the time interval between the drug administration and the irradiation can be chosen to maximize the concentration differential between tumour and normal tissue. The choice of the tumour to cure has focused on a type of brain tumour, the “glioblastoma multiforme”, because still today it is most difficult to deal. Although “glioblastoma multiforme” doesn’t sound nearly as scary as “incurable brain tumour” that’s exactly what it is. The brain support cells start growing out of control and strangle the organ with tentacles of malignant tissue. This type of cancer strikes more than 10000 people each year in the U.S. and kills half of them in 12 months. Within two years, ninety percent of those struck are dead. Sadly, treatment for this condition has improved little in the last 25 years. Glioblastoma multiforme infiltrates the brain so aggressively that surgeons are rarely able to remove all the cancerous tissue. Moreover these types of tumours are resistant to standard radiation treatments and chemiotherapy. The first clinical trials with BNCT were performed between 1959 and 1961 at the Massachusetts General Hospital and at the Brookhaven National Laboratory with no results, but a lot of progress has been made since then. Currently the facilities for BNCT are limited to the only neutron sources available, that are nuclear reactors. To adapt these reactors to the experimentation is of difficult application considering both the practical aspect and the ethic one. It would be much easier from the clinical point of view to perform BNCT in a hospital environment such as the radiotherapy divisions. This thesis describes the role of Physics in the fight against cancer in general, and the physical bases of BNCT (chapters 1 and 2). The work has been done in the framework of the PhoNeS (Photon Neutron Source) project, which is devoted to the development of a neutron moderator to exploit the neutrons photoproduced by a high energy ( 10 MeV) radiotherapy photon beam (chapter 2). Chapter 3 is devoted to a review of the state of the art of neutron detectors. The neutron flux has been measured activating several cylinders of different materials (from Al to Cl) in different positions below the accelerator head, scanning the flux value as a function of PMMA (PolyMethylMethAcrylate) and of the dis-tance from the source (chapter 4). In order to study the feasibility of a real time detection system, the peculiarity of the radiotherapy beam, that is its pulsed nature, has been taken into account. By using a time of flight method, slow neutrons can be counted and their energy spectrum can be extracted (chapter 5).

CONSULTA INTEGRALMENTE QUESTA TESI

La consultazione è esclusivamente in formato digitale .PDF

Acquista
Mostra/Nascondi contenuto.
INTRODUCTION Four years after the discovery of neutrons in 1932 by James Chadwick (Cam- bridge University) a biophysicist, G. L. Locher of the Franklin Institute in Penn- sylvania, introduced the concept of Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). The physical principle of BNCT is simple and elegant. It is a two component or binary system, based on the nuclear reaction that occurs when the stable isotope 10B is irradiated with low energy or thermal neutrons thus producing very ener- getic helium-4 (4He) nuclei (i.e. alpha particles) and recoiling Lithium-7 (7Li) ions. In 1934 E. Fermi measured the high neutron capture cross section of 10B, putting the bases of the rst medical application for BNCT: the tumour cure. BNCT puts together the targeting principles of chemiotherapy and the localization principles of radiotherapy. The word cancer indicates many different malignant tumours arising in differ- ent tissues diagnosed at various stages of development. Tumour cells usually are biologically similar to normal cells and at present the therapeutical approaches are strongly limited by this lack of speci city. Local control of the primary tumour is a basic prerequisite condition for cancer cure and this is the radiotherapy goal; the ideal situation in radiotherapy consists in a large amount of energy deposited in the tumour volume and none in the sur- rounding healthy tissue. In principle, this would result in the absence of sideways spreading out of the beam and the achievement of a very well de ned energy distribution in depth. Another crucial aspect is that about 20% of tumours are radio resistant, i.e. they do not respond to treatment with photons and electrons; they are, however, sensitive to beams that deposit their energy in microscopically localized packets (high density energy deposition), a process that increases the probability of giving a lethal dose to every cell (e.g. a beam of light ions). The BNCT method involves the delivery of concentrated doses of radiation di- rectly to tumours while sparing non-cancerous tissues. The technique requires the targeting of malignant tissue with a carrier of elemen- tal 10B, followed by the exposure of the area to a neutron beam. The result is the release of radiation wherever neutrons are captured by boron. 5

CONSULTA INTEGRALMENTE QUESTA TESI

La consultazione è esclusivamente in formato digitale .PDF

Acquista
Il miglior software antiplagio

L'unico servizio antiplagio competitivo nel prezzo che garantisce l'aiuto della nostra redazione nel controllo dei risultati.
Analisi sicura e anonima al 100%!
Ottieni un Certificato Antiplagio dopo la valutazione.

Informazioni tesi

  Autore: Valentina Conti
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2005-06
  Università: Università degli Studi dell'Insubria
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Fisica
  Relatore: Michela Prest
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 133

FAQ

Per consultare la tesi è necessario essere registrati e acquistare la consultazione integrale del file, al costo di 29,89€.
Il pagamento può essere effettuato tramite carta di credito/carta prepagata, PayPal, bonifico bancario.
Confermato il pagamento si potrà consultare i file esclusivamente in formato .PDF accedendo alla propria Home Personale. Si potrà quindi procedere a salvare o stampare il file.
Maggiori informazioni
Ingiustamente snobbata durante le ricerche bibliografiche, una tesi di laurea si rivela decisamente utile:
  • perché affronta un singolo argomento in modo sintetico e specifico come altri testi non fanno;
  • perché è un lavoro originale che si basa su una ricerca bibliografica accurata;
  • perché, a differenza di altri materiali che puoi reperire online, una tesi di laurea è stata verificata da un docente universitario e dalla commissione in sede d'esame. La nostra redazione inoltre controlla prima della pubblicazione la completezza dei materiali e, dal 2009, anche l'originalità della tesi attraverso il software antiplagio Compilatio.net.
  • L'utilizzo della consultazione integrale della tesi da parte dell'Utente che ne acquista il diritto è da considerarsi esclusivamente privato.
  • Nel caso in cui l’utente che consulta la tesi volesse citarne alcune parti, dovrà inserire correttamente la fonte, come si cita un qualsiasi altro testo di riferimento bibliografico.
  • L'Utente è l'unico ed esclusivo responsabile del materiale di cui acquista il diritto alla consultazione. Si impegna a non divulgare a mezzo stampa, editoria in genere, televisione, radio, Internet e/o qualsiasi altro mezzo divulgativo esistente o che venisse inventato, il contenuto della tesi che consulta o stralci della medesima. Verrà perseguito legalmente nel caso di riproduzione totale e/o parziale su qualsiasi mezzo e/o su qualsiasi supporto, nel caso di divulgazione nonché nel caso di ricavo economico derivante dallo sfruttamento del diritto acquisito.
L'obiettivo di Tesionline è quello di rendere accessibile a una platea il più possibile vasta il patrimonio di cultura e conoscenza contenuto nelle tesi.
Per raggiungerlo, è fondamentale superare la barriera rappresentata dalla lingua. Ecco perché cerchiamo persone disponibili ad effettuare la traduzione delle tesi pubblicate nel nostro sito.
Per tradurre questa tesi clicca qui »
Scopri come funziona »

DUBBI? Contattaci

Contatta la redazione a
[email protected]

Ci trovi su Skype (redazione_tesi)
dalle 9:00 alle 13:00

Oppure vieni a trovarci su

Parole chiave

bnct
gamma
tof
radiotherapy
linear accelerators
neutrons
scintillators

Tesi correlate


Non hai trovato quello che cercavi?


Abbiamo più di 45.000 Tesi di Laurea: cerca nel nostro database

Oppure consulta la sezione dedicata ad appunti universitari selezionati e pubblicati dalla nostra redazione

Ottimizza la tua ricerca:

  • individua con precisione le parole chiave specifiche della tua ricerca
  • elimina i termini non significativi (aggettivi, articoli, avverbi...)
  • se non hai risultati amplia la ricerca con termini via via più generici (ad esempio da "anziano oncologico" a "paziente oncologico")
  • utilizza la ricerca avanzata
  • utilizza gli operatori booleani (and, or, "")

Idee per la tesi?

Scopri le migliori tesi scelte da noi sugli argomenti recenti


Come si scrive una tesi di laurea?


A quale cattedra chiedere la tesi? Quale sarà il docente più disponibile? Quale l'argomento più interessante per me? ...e quale quello più interessante per il mondo del lavoro?

Scarica gratuitamente la nostra guida "Come si scrive una tesi di laurea" e iscriviti alla newsletter per ricevere consigli e materiale utile.


La tesi l'ho già scritta,
ora cosa ne faccio?


La tua tesi ti ha aiutato ad ottenere quel sudato titolo di studio, ma può darti molto di più: ti differenzia dai tuoi colleghi universitari, mostra i tuoi interessi ed è un lavoro di ricerca unico, che può essere utile anche ad altri.

Il nostro consiglio è di non sprecare tutto questo lavoro:

È ora di pubblicare la tesi