بیش از 100 میلیون مین خنثی نشده در بیش از 70 کشور دنیا باعث کشته شدن سالیانه حدود 25000 نفر میشود. متاسفانه چون مین یابهای متداول عمدتا به جای ماده منفجره موجود در مین به فلز موجود در آن حساس هستند، کارآیی خوبی برای شناسایی مینهای جدید (که حاوی درصد وزنی پایینی فلز هستند) ندارند و در مناطق جنگی از محدودیتهای زیادی برخوردارند. از اینرو استفاده از روشهایی در مین یابی که حساس به ماد? منفجره موجود در مین باشد در ده? اخیر تحقیقات زیادی را به خود اختصاص دادهاست. در این میان روش تجزیه و تحلیل گاماهای آنیِ ناشی از فعالسازی نوترونی راهکاری موثر در مینیابی به شمار میآید. در این پژوهش تاثیر عوامل مختلف بر کارآیی مینیابهایی که بر اساس روش مذکور کار میکنند، مورد ارزیابی قرار میگیرد. بالا بردن کارآیی مین یاب، ایمنتر کردن آن برای کاربران و بررسی عوامل محیطی بر کارآیی مینیاب از جمله مهمترین اهداف این پژوهش بهشمار میروند. در خاتمه کارآیی مین یابی که با استفاده از نتایج به دست آمده ساخته شدهاست، مورد ارزیابی قرار میگیرد. آنچه این پژوهش را از کار دیگران متمایز میکند عبارت است از: 1) استفاده از چشمه نوترون 241am-9be در مین یابی به روش pgnaa 2) بررسی کمّی نقش حفاظ گاما در کاهش شمارش های زمینه در ناحی? ازت 3) بالا بردن ایمنی کاربرِ استفاده کننده از مین یاب، با توجه به استاندارد icrp 4) بررسی نقش خاک قرار گرفته در بخش های بالا و پایین بسترِ مین، بر شار نوترونهای رسیده به مین 5) بررسی اثر کندکنندههای مختلف با ابعاد متغیر به طور مستقل و ترکیبی

ساخت فانتومی دقیق و منطبق بر آناتومی انسان یکی از ضروریات مطالعات در زمینه دزیمتری براساس روش مونت کارلو است. این فانتوم نسبت به فانتوم های مشابه ساخته شده از نوع brep که به روش polygon meshes ساخته شده اند مزایایی دارد. فانتوم های rpi به روش polygon meshes و nurbs ساخته شده اند. •این فانتوم از روشی استفاده شده که فانتوم ساخته شده تنظیم پذیر باشد. •این فانتوم دارای تعداد رئوس بهینه می باشد. می توان جزئیات را برای اعضای ماکروسکوپیک بدن افزایش داد. •این روش سرعت بالایی در ساخت دارد. • پیدا کردن همپوشانی ها در نرم افزار 3ds maxآسان است. عموما ساخت فانتوم های brep بر ترکیب اطلاعات آناتومی با روش پردازش تصویر وابسته می باشد. مهمترین خصوصیت این فانتوم ساخت اعضای بدن متکی بر هنر مدلسازی و اطلاعات آناتومی است.

نوارهای دورانی 1، 3، ed، 1tsd و 2tsd در هسته hf168 که تا اسپین های بالا مشاهده شده اند و نوارهای سه محوری در هسته های lu165-161 و lu167 با استفاده از مدل کرنک نیلسون-استروتینسکی (cns) مطالعه و نوارهای نظری مناسب برای آنها معرفی می شود. همراستایی موثر نسبی بین نوارهایی که دارای یک شکل سه محوری هستند نیز در ایزوتوپهای lu و همچنین در نوار ابر اسپینی ایرست در er158 بررسی می شوند و با نتایج تجربی مقایسه می شوند. این مقایسه پیشنهاد می کند نوار ابر اسپینی در هسته er158 از دوران حول محور اصلی متوسط (00 ) تشکیل شده است. بررسی تقریبهای موجود در کد استاندارد cns بر روی هسته hf168 نشان می دهد خطاهایی که از حذف مولفه های غیر قطری ماتریس هامیلتونی و خطای قطع کردن در 9 پوسته (8 ) ناشی می شود در مقایسه با دیگر خطاهای محاسبات قابل چشمپوشی می باشد. سطوح انرژی پتانسیل هسته hf168 در یک فضای تغییر شکل 5 بعدی در اسپین های مختلف و با استفاده از مدل cns بررسی می شوند. فضای تغییر شکل شامل دو مولفه تغییر شکل چهار قطبی ( ) و سه مولفه تغییر شکل شانزده قطبی ( ) می باشد. این مطالعه که به اثر شکلهای شانزده قطبی غیر محوری بر روی انرژی کل هسته توجه شده است، نشان می دهد این اثر برای شکلهای با تقارن محوری کوچک است (حدود چند kev) در حالیکه در شکلهای سه محوری با تغییر شکلهای بزرگ منجر به کاهش انرژی در حدود kev 500 در هسته hf168 می شود. همچنین رهیافت کمینه کردن انرژی در فضای کامل تغییر شکل شانزده قطبی را برای پیکربندی های tsd در ایزوتوپهای lu و هسته er158 به کار برده ایم. محاسبات ما نشان می دهند این اثر منجر به تصحیحات کوچکی در انرژی هسته های مذکور می شود.

سرطان پروستات اولین سرطان فراگیر و دومین دلیل مرگ ناشی از سرطان پس از سرطان ریه در میان مردان می¬باشد. هم اکنون ترکیبی از درمان¬های جراحی، پرتودرمانی، هورمون درمانی و شیمی درمانی در مورد سرطان پروستات به کار می¬رود. اما متاسفانه سرعت رشد روش¬های درمانی نسبت به تشخیص در سرطان¬ها بسیار کند است به طوری که نرخ مرگ و میر ناشی از سرطان از آهنگ تشخیص آن بزرگ¬تر است. در موثرترین روش یعنی پرتودرمانی، که به عنوان یک روش درمانی کمکی پس از جراحی به کار می¬رود، سلول¬های سالم نیز صدمه می¬بینند و احتمال سرطان ثانویه نیز همیشه وجود دارد. گسترش روش¬های هدف درمانی، برای از بین بردن گزینشی سلول¬های سرطانی ایده¬آل هستند و باعث آسیب بسیار اندکی به سلول¬های سالم مجاور می¬شوند. روش گیراندازی نوترون حرارتی در هسته غیر پرتوزای بور10(bnct) به عنوان یک روش هدف درمانی شناخته شده است. محصولات این برهمکنش، ذرات آلفا و لیتیم هستند که انتقال انرژی خطی بالایی در بافت دارند و همان سلولی را نابود می¬کنند که اندرکنش در آن رخ داده است. بنابراین می¬توان با گزینش سلول¬های سرطانی و بالا بردن غلظت بور در آن¬ها، سلول¬ها را به طور مؤثری از بین برد. در این رساله، ابتدا از فانتوم ریاضی mirdبرای امکان سنجی درمان سرطان پروستات استفاده شده است. باریکه فوق حرارتی رآکتور mit نیز به عنوان چشمه نوترون در نظر گرفته شده است. توزیع دز فیزیکی در چهار مؤلفه دز و بخش¬های مختلف طیف محاسبه شده¬اند. محاسبات دز مؤثر و ضریب خطر پذیری نیز انجام شده است.با توجه به نتایج مربوط به فانتوم ریاضی می¬توان انتظار داشت که سرطان پروستات توسط روش bnct قابل درمان باشد. اما این سوال همواره مطرح است که آیا می¬توان این نتایج را برای تمام افراد به کار برد و به عنوان یک نتیجه گیری کلی می¬توان استدلال نمود که درمان پروستات به روش bnct امکان پذیر و عملی است؟ با توجه به اینکه افراد مختلف دارای ویژگی¬های آناتومیک مختلف می-باشند، ممکن است این نتیجه گیری کلی ناصحیح باشد. از آنجایی که هندسه فانتوم ریاضی زیاده از حد ساده است، به روز کردن محاسبات توسط فانتوم¬های واقعی تر، ضروری به نظر می¬رسد. پیش از طراحی درمان برای هر بیمار، باید محاسبات برای فانتوم¬های مرجع انجام شود. بنابراین، محاسبات را با استفادهاز فانتوم وکسل مرد بزرگسال (am)مرجع کمیته بین المللی حفاظت در برابر پرتوها (icrp) انجام داده و دز فیزیکی برای طرح درمان مشابه بدست آمد. همچنین، محاسبات برای فانتوم مرجع دیگری از نژاد متفاوت (مرد کره¬ای (ktman-2تکرار شده است. نتایج نشان می¬دهند که این روش برای همه موارد قابل استفاده نیست. حداقل برای دو نمونه از فانتوم-های وکسل مرجع که مبتنی بر تصاویر واقعی از بدن دو نژاد مختلف سفید پوست و آسیایی هستند، پاسخ خوبی بدست نیامده است. در واقع نکته¬ای که در این دو فانتوم ایجاد مشکل می¬کند، عمق جایگاه زیاد غده پروستات در بدن است. دو رویکرد برای رفع مشکل دنبال شده است؛ نخست،بررسی آماری انجام شده است و فراوانی افراد بر حسب عمق پروستات از سطح بدن بدست آمده است.به این منظور، پروستات در فانتوم تغییر یافتۀ مرد مرجع در عمق¬های مختلف قرار داده شد. نتایج بدست آمده نشان می¬دهد که روش bnct برای کسری از بیماران که پروستات آن¬ها در فاصله کمتر از 5 سانتیمتر قرار دارد قابل انجام می¬باشد. رویکرد دوم، اصلاح شرایطی است که محاسبات در آن انجام شده است. یکی از پیش فرض¬های محاسبه، طیف انرژی نوترون¬های باریکه است. بنابراین در مورد سرطان¬های عمقی مانند پروستات، اصلاح طیف می¬تواند یک روش قابل انجام باشد تا شمول موارد قابل درمان افزایش یابد. در این مطالعه فیلتر لیتیم به عنوان جاذب نوترون حرارتی مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از این فیلتر، بخش حرارتی و قسمت کند بخش فوق حرارتی از طیف حذف می¬شود، در نتیجه، موارد عمقی تا فاصله 7 سانتیمتر قابل درمان می¬باشد.

این بررسی با درنظر گرفتن تغییر آماری جرم (حجم) و شکل ریه انجام شده¬است. اثر این تغییرات در مقدار دز جذبی ریه در شش هندسه تابشی استاندارد فوتون و نوترون با استفاده از کد mcnpx 2.6.0 مطالعه شده است. برای این منظور، در گام اول پس از استخراج مدل ریه فانتوم مرد بزرگسال icrp، حجم آن به 100 مقدار مختلف که با استفاده از توزیع آماری حجم مشخص می شوند، تغییر داده شده است. صد ریه تهیه شده مجددا درون فانتوم مرد بزرگسال icrp جایگزین شده اند. در نهایت صد فانتوم با حجم ریه مختلف برای انجام محاسبات آماده شده و تحت تابش چشمه های گسترده و تک انرژی فوتون و نوترون قرار گرفته اند. برای هر کدام از شرایط پرتودهی، مقدار میانگین دز جذبی ریه و انحراف از معیار آن برای این فانتوم ها محاسبه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که برای چشمه های فوتون کم انرژی، تغییرات حجم ریه، سبب بروز عدم قطعیتی تا حدود 90% مقدار دز جذبی آن می شود. با افزایش انرژی چشمه، مقدار عدم قطعیت به کمتر از 1% کاهش می یابد. برای تابش دهی نوترونی، مقدار پراکندگی دز جذبی بین 0.6% تا 8% تغییر می کند. بیشینه پراکندگی در تابش دهی نوترونی برای انرژی های بین mev 0.1 تا mev 5 اتفاق می افتد. به منظور بررسی اثر شکل ریه بر مقدار دز، حدود 70 مدل ریه از تصاویر پزشکی موجود استخراج شده و پس از یکسان¬سازی حجم، در فانتوم icrp جایگذاری شده است. مشابه مرحله قبل مقدار میانگین دز جذبی ریه و انحراف معیار آن برای 70 فانتوم طراحی شده با ریه هایی با شکل متفاوت نیز، در پرتودهی های مختلف محاسبه شده است. زمانی که این فانتوم ها در معرض تابش فوتون های کم انرژی قرار می گیرند، اثر تغییر شکل در مقدار دز جذبی قابل توجه است (عدم قطعیت بیش از 100%). با افزایش انرژی فوتون وابستگی دز جذبی ریه به تغییر شکل به شدت افت می کند. همچنین بیشینه عدم قطعیت دز جذبی در تابش دهی نوترون کمتر از 7% می باشد. در بخش آخر این پژوهش، مقدار عدم قطعیت دز جذبی ریه و دز موثر کل بدن، برای مجموعه ای از افراد با ریه هایی با حجم مختلف، در پرتودهی نوترونی دستگاه ivnaa، تعیین می شود. با توجه به این که دقت این دستگاه به خصوصیات نمونه بستگی دارد، تغییرات شاخص های کیفی دستگاه در اثر تغییر حجم ریه نیز مورد بررسی قرار گرفته است. از این جهت، ابتدا با انجام اصلاحاتی در چیدمان دستگاه فعال سازی، اثر شکل کلی بدن در شاخص های کیفی دستگاه کمینه شده و سپس مجموعه فانتوم های آماری با حجم ریه متفاوت در دستگاه ivnaa قرار داده شده اند. شاخص های دزسنجی شامل دز جذبی ریه و دز موثر کل بدن و شاخص های کیفی از قبیل میانگین شار نوترون حرارتی و یکنواختی آن درون نمونه برای هر فانتوم محاسبه شده است. نتایج نشان می دهد که تغییرات دز جذبی ریه و دز موثر در اثر تغییر حجم ریه قابل چشم پوشی است. همچنین تغییر ابعاد ریه، نمی تواند بر مقدار شار نوترون حرارتی و یکنواختی آن اثر قابل توجهی داشته باشد. لازم به ذکر است که نتایج گزارش شده در مراحل متفاوت این پژوهش با اجرای 45000 برنامه به دست آمده¬اند.

از زمان معرفی دستگاه سی¬تی در سال 1973، جایگاه آن به عنوان یک روش تصویربرداری کارآمد به ثبوت رسیده است. با توجه به گزارشات ارائه شده، تعداد تصویربرداری¬های سالانه سی¬تی رو به افزایش است که 38% این تصویربرداری¬ها بر روی کودکان انجام می¬شود. در نتیجه این تصویربرداری-ها، دز موثر بین msv 100- 6 در جمعیت کودکان دریافت می¬شود. با توجه به مقادیر بالای دز و خطرپذیری سرطان بیشتر در کودکان، تلاش برای تخمین دقیق و کاهش آن از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این پژوهش ابتدا مقدار دز در فانتوم¬های کودک مرجع و غیرمرجع تخمین زده شد. به این منظور از کد mcnpx استفاده شده و مقدار دز در تصویربرداری¬های معمول سی¬تی و در ولتاژ¬های مختلف تعیین شده است. فانتوم¬های مرجع وکسل ساخته شده در دانشگاه فلوریدا، فانتوم¬های ریاضی ornl، فانتوم¬های غیرمرجع وکسل ساخته شده در موسسه itis و سه فانتوم وکسل کودک ایرانی ساخته شده در دانشگاه فردوسی مشهد استفاده شدند. با توجه به این مجموعه داده¬ها، تغییرات میزان دز جذبی و دز موثر برای هر گروه سنی بررسی شده و رابطه آن¬ها با مشخصات آناتومی فرد، جرم اندام¬ها، توزیع عمقی اندام¬ها و نوع بافت در مسیر پرتو مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که اختلاف قابل توجهی بین مقادیر دز در فانتوم¬های کودک وجود دارد. به ازای جریان موثر mas 200، در ولتاژ kvp 120 بیشینه و کمینه مقدار دز دریافتی در تصویربرداری شکم- لگن به ترتیب حدود mgy 8/24 (نوزاد) و mgy 14 (15 سال) می¬باشد. همچنین مشاهده شد که اختلاف میان دز جذبی اندام¬هایی که مستقیما تحت پرتو قرار می¬گیرند، حدود 20% می باشد، در حالی¬که برای اندام های خارج محدوده تصویربرداری این اختلاف تا حدود 90% افزایش می یابد. بنابراین، در نتایج دز موثر اختلاف های قابل توجهی مشاهده می شود. با توجه به افزایش خطرپذیری سرطان به ازای افزایش دز موثر، احتمال وقوع سرطان حتی برای کودکان هم¬سن اما با آناتومی¬های مختلف، متفاوت است. پس، نمی توان یک مقدار دز برای همه کودکان هم¬سن یا هم قد/ هم وزن گزارش کرد و باید برای هر فرد جداگانه دزسنجی انجام شود. علاوه¬بر محاسبه دز جذبی و دز موثر، میزان قابل دستیابی کاهش دز با استفاده از حفاظ در اندام¬های سطحی که دز زیادی دریافت می¬کنند و معمولا هدف تصویربرداری نیستند، محاسبه شد. بنابراین، حفاظ ها با ضخامت¬های متفاوت از سرب و بیسموت بر روی چشم، تیروئید، سینه و بیضه فانتوم¬های ریاضیornl قرار داده شد. با توجه به این که، استفاده از حفاظ بر روی کیفیت تصویر اثر می¬گذارد، مقدار ضخامت بهینه حفاظ انتخاب شد تا کیفیت تصویر قربانی کاهش دز نشود. با استفاده از حفاظ بهینه، مقدار کاهش دز حدود 60% محاسبه شد و نقش مهم حفاظ در بهینه کردن مقدار دز نشان داده شد. با توجه به نیاز به دزسنجی تجربی برای تایید داده های شبیه¬سازی، مواد معادل بافت مناسب برای ساخت یک فانتوم فیزیکی کودک که تا حد امکان مشخصات بیولوژیکی ناحیه مورد نظر از بدن انسان را داشته داشته باشد و بتواند رفتار واقعی پرتو در بدن را کاملا شبیه¬سازی کند، بررسی شد. به این منظور، چگالی ماده، چگالی الکترونی، عدد اتمی موثر، عدد سی¬تی، ضرایب تضعیف در بازه انرژی تشخیصی، مقدار دز جذبی اندام¬ها و توزیع دز بررسی شدند. نتایج نشان داد که، انتخاب b-100 به عنوان بافت استخوانی و آب به عنوان بافت نرم در ولتاژهای kvp 80 و kvp 100 مناسب است؛ در حالی¬که در ولتاژ kvp 120 انتخاب pvc به عنوان بافت استخوانی و پلی¬اورتان به عنوان بافت نرم منطقی¬تر به نظر می رسد.