Monte-Carlo simulation of primary stochastic effects induced at the cellular level in boron neutron capture therapy

Laboratoire de Synthèse, Physico-Chimie et Radiobiologie, Faculté des Sciences Pharmaceutiques, Université Paul Sabatier, 35 chemin des Maraîchers, 31062 Toulouse cedex 4, France

Abstract

A Monte Carlo code is developed to study the action of particles in Boron Neutron Capture Therapy (BNCT). Our aim is to calculate the probability of dissipating a lethal dose in cell nuclei. Cytoplasmic and nuclear membranes are considered as non-concentric ellipsoids. All geometrical parameters may be adjusted to fit actual configurations. The reactions ¹⁰B(n,γα)⁷Li and ¹⁴N(n,p)¹⁴C create heavy ions which slow down losing their energy. Their trajectories can be simulated taking into account path length straggling. The contribution of each reaction to the deposited dose in different cellular compartments can be studied and analysed for any distribution of ¹⁰B.

Résumé

Un code de simulation Monte-Carlo est développé pour étudier les modalités d'action de la Thérapie par Capture de Neutrons (TCN) sur le 10B. L'objectif est le calcul de la probabilité de dépôt d'une dose létale dans les noyaux cellulaires. Les membranes cytoplasmique et nucléaire sont schématisées par des ellipsoïdes non concentriques dont tous les paramètres sont ajustables à des configurations réelles. Les réactions considérées, ¹⁰B(n,γα)⁷ et ¹⁴N(n,p)¹⁴, produisent des ions dont les trajectoires peuvent être simulées en considérant les fluctuations sur les longueurs de parcours. Les contributions respectives de chaque réaction aux doses déposées dans les divers compartiments cellulaires peuvent être étudiées et analysées en fonction des distributions de ¹⁰B.