Te Гальмівна здатність та діапазон CSDA для позитронів та електронів в органах нирок, легень та щитовидної залози людини
Анотація
У цьому дослідженні розраховано гальмівну здатність позитронів у кількох біологічних тканинах в діапазоні енергій від 100 еВ до 1 МеВ. Основою методу є використання модифікованого виразу Бете-Блоха для гальмівної здатності та аналітичного виразу для ефективного атомного номера, включаючи ключові параметри, такі як середні енергії збудження атомів-мішеней, які суттєво впливають на результати гальмівної здатності. Аналітичні формули здебільшого використовувалися для розрахунку гальмівної здатності та діапазону CSDA з наближенням безперервного уповільнення. Розраховані результати гальмівної здатності та діапазону для позитронів у кількох сполуках, таких як тканини нирок, легень та щитовидної залози, порівнюються з результатами інших розрахунків, такими як програма Penelope 2012. Для розрахунків було використано моделювання методом Монте-Карло. Результати були представлені у вигляді графіків для демонстрації контрастів. Вони задовольняють визнану потребу медичної фізичної спільноти в даних про тканинно-специфічну взаємодію позитронів, що мають негайне застосування для покращення точності кількісного визначення зображень позитронно-емісійної томографії (ПЕТ) та уточнення дози опромінення для радіофармацевтичних препаратів, що випромінюють β-промені.
Завантаження
Посилання
S.N. Ahmed, “Properties and sources of radiation,” Physics and Engineering of Radiation Detection, 1–64 (2015). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801363-2.00001-2
M.E. Juweid, and B.D. Cheson, “Positron-Emission Tomography and Assessment of Cancer Therapy,” N. Engl. J. Med. (354), 496–507 (2006). https://doi.org/10.1056/NEJMra050276
K.G. Lynn, and H. Lutz, “Slow positrons in single-crystal samples of Al and Al-AlxOy,” Phys Rev B, 22(9), 4143–4160 (1980). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.22.4143
M.K. Saadi, and R. Machrafi, “Development of a new code for stopping power and CSDA range calculation of incident charged particles, part A: Electron and positron,” Applied Radiation and Isotopes, 161, (2020). https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2020.109145
L. Cai, “Monte Carlo simulation of positron induced secondary electrons in thin carbon foils,” The University of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong SAR, 2010. https://doi.org/10.5353/th_b4546086
M. Ç. Tufan, and H. Gümüş, “A study on the calculation of stopping power and CSDA Range for incident positrons,” Journal of Nuclear Materials, 412(3), 308–314 (2011), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.03.016
P.B. Pal, V.P. Varshney, and D.K. Gupta, “Total stopping power formulae for high energy electrons and positrons,” Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 16(1), 1–4 (1986). https://doi.org/10.1016/0168-583X(86)90220-X
R.K. Batra, “Approximate stopping power of low energy electrons and positrons in matter,” Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B, 28(2), 195–198 (1987). https://doi.org/10.1016/0168-583X(87)90104-2
H. Gümüş, O. Kabaday, and A.G. Tufan, “Calculation of the Stopping Power for Intermediate Energy Positrons,” Chinese Journal of Physics, 44(4), (2006). [Online]. http://PSROC.phys.ntu.edu.tw/cjp
H. Gumus, T. Namdar, and A. Bentabet, “Positron stopping power in some biological compounds for intermediate energies with generalized oscillator strength model,” International Journal of Molecular Biology, 3(3), (2018). https://doi.org/10.15406/ijmboa.2018.03.00057
H. Osman, and H. Gümüş, “Stopping power and CSDA range calculations of electrons and positrons over the 20 eV–1 GeV energy range in some water equivalent polymer gel dosimeters,” Applied Radiation and Isotopes, 179, 110024 (2022). https://doi.org/10.1016/J.APRADISO.2021.110024
M.J. Berger, and S.M. Seltzer, Stopping powers and ranges of electrons and positrons, 2nd ed. (Gaithersburg, MD, 1983). https://doi.org/10.6028/NBS.IR.82-2550A
P.B. Pal, V.P. Varshney, and D.K. Gupta, “Semiempirical stopping power equation for positrons,” J. Appl. Phys. 60(1), 461–463 (1986). https://doi.org/10.1063/1.337623
M.V. Manjunatha, B.M. Sankarshan, and T.K. Umesh, “New method to determine effective atomic number of samples via external bremsstrahlung,” X-Ray Spectrometry, 43(4), 246–252 (2014). https://doi.org/10.1002/xrs.2546
V. De Smet, R. Labarbe, F. Vander Stappen, B. Macq, and E. Sterpin, “Reassessment of stopping power ratio uncertainties caused by mean excitation energies using a water-based formalism,” Med. Phys. 45(7), 3361–3370 (2018). https://doi.org/10.1002/mp.12949
S.M. Seltzer, and M.J. Berger, “Evaluation of the collision stopping power of elements and compounds for electrons and positrons,” Int. J. Appl. Radiat. Isot. 33(11), 1189–1218 (1982). https://doi.org/10.1016/0020-708X(82)90244-7
E.R. Cohen, and B.N. Taylor, “The 1973 Least-Squares Adjustment of the Fundamental Constants*,” J. Phys. D: Appl. Phys. 5, 43–58 (1973). https://doi.org/10.1063/1.3253130
Arectout, et al., “Investigation of photon interaction parameters in Human Body Tissues using GAMOS, FLUKA, and XCOM Studies,” Nuclear Analysis, 4(1), 1–11 (2025). https://doi.org/10.1016/j.nucana.2024.100141
ICRU, “Tissue substitutes in radiation dosimetry ana measurement ICRU report 44,” (Bethesda, 1989).
C. Cao, R.E. Vernon, W.H.E. Schwarz, and J. Li, “Understanding Periodic and Non-periodic Chemistry in Periodic Tables,” Front. Chem. 8, (2021). https://doi.org/10.3389/fchem.2020.00813
H.M. Dlshad, and J.M. Rashid, “Monte Carlo code for calculating the elastic and inelastic scattering cross section along with mean free path of positron scattering in kidney, lung and thyroid organs,” East Eur. J. Phys, (4), 82-289 (2025). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-4-61
Авторське право (c) 2026 Хавар М. Длшад, Джамал М. Рашид
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
