Boron, gadolinium, and lithium neutron capture therapy: A multi-scale simulation by Geant۴ and Geant۴-DNA toolkits

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 98

فایل این مقاله در 12 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_RPE-7-1_007

تاریخ نمایه سازی: 24 دی 1404

چکیده مقاله:

Boron neutron capture therapy (BNCT) is an emerging targeted radiation therapy leveraging nuclear capture reactions to maximize tumor cell destruction with minimal damage to healthy tissues. Given to clinical possible concentrations, attentions have recently been paid to ۱۰B alternatives. This study presents a dosimetric comparison between BNCT, gadolinium neutron capture therapy (GdNCT) and lithium neutron capture therapy (LiNCT) using the Geant۴ Monte Carlo toolkit, evaluating dose distributions and therapeutic gain across varying concentrations (۱-۵۰ ppm) of ۱۰B, ۱۵۷Gd, and ۶Li in a Snyder head phantom. Furthermore, Geant۴-DNA simulations were employed to quantify DNA damage and predict cell survival via the Two-Lesion Kinetic model. The results demonstrate that both BNCT and LiNCT, as alpha-emitters, achieve superior tumor dose enhancement and normal tissue sparing compared to GdNCT. At ۵۰ ppm, BNCT and LiNCT produced a ۶۴-۸۵% dose enhancement, outperforming GdNCT by more than ۲۰-fold. Micro-scale analysis revealed that ۱۰B and ۶Li induce a high proportion of complex, lethal DNA double-strand breaks, leading to a steep, concentration-dependent decrease in cell survival. While ۶Li is identified as a potent and promising alternative alpha-emitter, ۱۰B maintained a marginally higher biological effectiveness. This study not only confirms BNCT's clinical superiority but also provides a rigorous framework for evaluating novel neutron-capture agents, underscoring the critical importance of radiation quality over neutron cross-section alone.

نویسندگان

Ghazaleh Hani

Department of Physics and Energy Engineering, Amirkabir University, Tehran, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Agostinelli, S., Allison, J., Amako, K. a., et al. (۲۰۰۳). ...
  • Allison, J., Amako, K., Apostolakis, J., et al. (۲۰۱۶). Recent ...
  • Arce, P., Archer, J. W., Arsini, L., et al. (۲۰۲۵). ...
  • Arce, P., Bolst, D., Bordage, M.-C., et al. (۲۰۲۱). Report ...
  • Bertolet, A., Ramos-Méndez, J., McNamara, A., et al. (۲۰۲۲). Impact ...
  • Brown, D. A., Chadwick, M. B., Capote, R., et al. ...
  • Chatzipapas, K. P., Tran, N. H., Dordevic, M., et al. ...
  • Chen, Z., Yang, P., Lei, Q., et al. (۲۰۱۹). Comparison ...
  • Deagostino, A., Protti, N., Alberti, D., et al. (۲۰۱۶). Insights ...
  • Francis, Z., Villagrasa, C., and Clairand, I. (۲۰۱۱). Simulation of ...
  • Goorley, J., Kiger Iii, W., and Zamenhof, R. (۲۰۰۲). Reference ...
  • Han, Y., Geng, C., Altieri, S., et al. (۲۰۲۳a). Combined ...
  • Han, Y., Geng, C., Liu, Y., et al. (۲۰۲۳b). Calculation ...
  • Ho, S. L., Yue, H., Tegafaw, T., et al. (۲۰۲۲). ...
  • Hosmane, N. S. (۲۰۱۲). Boron and gadolinium neutron capture therapy ...
  • IAEA. (۲۰۲۳). Advances in boron neutron capture therapy. International Atomic ...
  • Incerti, S., Baldacchino, G., Bernal, M., et al. (۲۰۱۰). The ...
  • International Journal of Modeling, Simulation, and Scientific Computing, ۱(۰۲):۱۵۷–۱۷۸ ...
  • Incerti, S., Kyriakou, I., Bernal, M., et al. (۲۰۱۸). Geant۴-DNA ...
  • Ivanyan, V. (۲۰۲۰). The possibility of an appropriate neutron beam ...
  • Jin, W. H., Seldon, C., Butkus, M., et al. (۲۰۲۲). ...
  • Karamitros, M., Luan, S., Bernal, M. A., et al. (۲۰۱۴). ...
  • Karamitros, M., Mantero, A., Incerti, S., et al. (۲۰۱۱). Modeling ...
  • Karaoglu, A., Arce, P., Obradors, D., et al. (۲۰۱۸). Calculation ...
  • Kyriakou, I., Sakata, D., Tran, H. N., et al. (۲۰۲۱). ...
  • Lampe, N., Karamitros, M., Breton, V., et al. (۲۰۱۸). Mechanistic ...
  • Le, U. M. and Cui, Z. (۲۰۰۶). Biodistribution and tumor-accumulation ...
  • Lee, W., Kim, K. W., Lim, J. E., et al. ...
  • Li, L. and Watabe, H. (۲۰۲۵). The effectiveness of combining ...
  • Makvandi, M., Dupis, E., Engle, J. W., et al. (۲۰۱۸). ...
  • Meylan, S., Incerti, S., Karamitros, M., et al. (۲۰۱۷). Simulation ...
  • Mitin, V., Kulakov, V., Khokhlov, V., et al. (۲۰۰۹). Comparison ...
  • Moghaddasi, L. and Bezak, E. (۲۰۱۷). Development of an integrated ...
  • Moghaddasi, L. and Bezak, E. (۲۰۱۸). Geant۴ beam model for ...
  • Moghaddasi, L. and Bezak, E. (۲۰۲۳). An Integrated Monte Carlo ...
  • Mortazavi, S., Rafiepour, P., Mortazavi, S., et al. (۲۰۲۴). Radium ...
  • Nikjoo, P. O’Neill, D. G. and M. Terrissol, H. (۱۹۹۷). ...
  • Pistone, D., Bortolussi, S., Fatemi, S., et al. (۲۰۲۵). A ...
  • Rafiepour, P., Sina, S., and Mortazavi, S. M. J. (۲۰۲۲). ...
  • Roots, R., Chatterjee, A., Chang, P., et al. (۱۹۸۵). Characterization ...
  • Sakata, D., Lampe, N., Karamitros, M., et al. (۲۰۱۹). Evaluation ...
  • Sato, T., Masunaga, S.-i., Kumada, H., et al. (۲۰۱۸). Microdosimetric ...
  • Shamsabadi, R. and Baghani, H. R. (۲۰۲۴a). DNA-damage RBE assessment ...
  • Shamsabadi, R. and Baghani, H. R. (۲۰۲۴b). Impact of gadolinium ...
  • Shanmugam, M., Kuthala, N., Kong, X., et al. (۲۰۲۳). Combined ...
  • Shin, W.-G., Sakata, D., Lampe, N., et al. (۲۰۲۱). A ...
  • Snyder, W. S., Ford, M. R., Warner, G. G., et ...
  • Stewart, R. D. (۲۰۰۱). Two-lesion kinetic model of double-strand break ...
  • Togtokhtur, T., Dushanov, E., Kulahava, T., et al. (۲۰۲۴). Calculation ...
  • Tran, H. N., Ramos-Méndez, J., Shin, W.-G., et al. (۲۰۲۱). ...
  • Uddin, M., Chowdhury, M., Hossain, S., et al. (۲۰۰۸). Thermal ...
  • Vafapour, H., Rafiepour, P., Moradgholi, J., et al. (۲۰۲۵a). Evaluating ...
  • Vafapour, H., Rafiepour, P., Moradgholi, J., et al. (۲۰۲۵b). Optimizing ...
  • Wang, S., Zhang, Z., Miao, L., et al. (۲۰۲۲). Boron ...
  • Wang, Z., Zheng, Q., Wang, B., et al. (۲۰۲۵). Recent ...
  • Zhou, T., Igawa, K., Kasai, T., et al. (۲۰۲۴a). The ...
  • Zhou, Y.-T., Cheng, K., Liu, B., et al. (۲۰۲۴b). Recent ...
  • Zolghadri, S., Rafiepour, P., and Yousefnia, H. (۲۰۲۵). Quantifying DNA ...
  • نمایش کامل مراجع