بررسي پاسخ رده هاي سلولي مختلف به ميدان تابشي آميخته حاصل از پرتودهي با يون هليوم

Investigating the response of different cell lines to the mixed radiation field produced of helium ion radiation

مقدمه: مطالعه دقيق ويژگي هاي فيزيكي و بيولوژيكي تابش يون هليوم بر رده هاي سلولي مختلف، براي طراحي درمان، امري ضروري است. در اين مطالعه، پاسخ بيولوژيكي چندين رده سلولي مختلف در تابش يون He بررسي شده است. با توجه به اين كه در طراحي درمان، نياز به مقدار دقيق RBE مي باشد، براي هر نوع رده سلولي، اين كميت محاسبه شده است. روش بررسي: نوع مطالعه در اين پژوهش، به صورت نظري، و شامل مطالعه بر اساس محاسبات مونت كارلو، و نيز استفاده از روابط نيمه تحليلي است. محاسبات توزيع در فيزيكي و انتقال خطي انرژي (LET)، با استفاده از كد مونت كارلوي Geant4 انجام شده است. با بررسي ميدان تابشي آميخته، اثر بيولوژيكي يون هاي اصلي He4 ، يون هاي ثانويه He3 و He6، و نيز پروتون هاي توليدي، دوترون ها و تريتون هاي ثانويه، در محاسبات در نظر گرفته شده است. نتايج: در بيولوژيكي و سطح بقاي سلولي براي رده هاي سلولي مورد مطالعه مقايسه گرديده است. تغييرات مقدار اثر بيولوژيكي نسبي (RBE) كه براي هر رده سلولي متفاوت است، به عنوان تابعي از عمق فانتوم محاسبه گرديده است. نتايج حاصل نشان مي دهد كه رده هاي سلولي كه داراي بيشترين مقدار α/ β)ph) هستند، حساسيت بالاتري را از جهت آسيب ديدن سلولها در مقابل تابش He4 دارند. نتيجه گيري: بين رده هاي سلولي مورد مطالعه، مناسب ترين مورد براي درمان با يون He4، رده سلول سرطاني روده بزرگ انتخاب گرديده است. هم چنين با توجه به تغييرات زياد RBE نسبت به عمق در فانتوم، در نظر گرفتن يك مقدار RBE متغير به جاي RBE ثابت، ضروري است.

Introdution: A careful study of the physical and biological properties of helium ion radiation on the various cell lines is essential for the treatment planning. In this study, the biological response of several different cell lines has been investigated in 4He ions. Methods: Physical dose profiles and Linear Energy Transfer (LET) calculations were performed using the Monte Carlo Geant4 code. By studying the mixed radiation field, the biological effect of 4He primary ions, 3He and 6He secondary ions, as well as secondary proton, deuteron and triton are considered in calculations. Results: Biological doses and cell survival levels have been compared for these cell lines. The variation of relative biological effectiveness (RBE) for each cell line is calculated as a function of the phantom depth. The results have shown that the cell lines with the highest (α/β)ph levels have a higher sensitivity to damage cells against 4He radiation. Conclusion: Among the studied cell lines, the most appropriate treatment for 4He ion, the Colon adenocarcinoma cancer cell line has been selected. In addition, due to the large variation in RBE relative to the depth in the phantom, it is necessary to consider a variable RBE instead of a constant RBE.