بررسي فاكتور افزايش دوز تومور با حضور نانو ذرات مختلف در براكي تراپي پروستات به روش مونت كارلو

Assessment of dose enhancement inside tumor in presence of various nanoparticles in tumor in prostate brachytherapy: A Monte Carlo study

زمينه و هدف: يكي از راه هاي درمان پروستات، استفاده از چشمه هاي براكي تراپي كم انرژي مانند يد-125 است. هدف ما دراين مطالعه، بررسي فاكتور افزايش دوز تومور با حضور نانو ذرات مختلف در براكي تراپي پروستات به روش مونت كارلو و بررسي اثر حضور نانو ذرات بر منحني هاي هم دوز در براكي تراپي پروستات مي باشد. مواد و روش ها: در اين مطالعه، چشمه براكي تراپي يد-125 مدل SL-125/SH-125 با استفاده از كد MCNPX مونت كارلو، شبيه سازي-شد. پس از محاسبه و تاييد پارامترهاي گروه كاري 43 انجمن فيزيك پزشكي آمريكا (TG-43) براي آن، فاكتور افزايش دوز در مقطع مركزي تومور در اثر حضور مواد جاذب Fe2O3، Ag،Gd ، Pt و Au به صورت نانو ذره با سه غلظت 7، 18و 30 ميلي گرم بر ميلي ليتر در تومور به طور جداگانه بررسي شد. يافته ها: مقدار ثابت آهنگ دوز 0.954cGyh-1U-1 به دست آمد. مقدار بيشينه فاكتور افزايش دوز در روي مقطع مركزي در راستاي محور X براي ماده هاي Fe2O3، Ag،Gd ، Pt و Au، به ترتيب برابر 1.27، 1.15، 1.14، 1.32 و 1.79 مي باشد. همچنين در اثر حضور نانو ذرات، شكل منحني هم دوز براي كانتورهاي 100 درصد به سمت مركز تومور و منحني 50 درصد به سمت خارج تومور متمايل مي شوند. فاكتور افزايش دوز با افزايش غلظت و با افزايش عدد اتمي نانو ذرات، نظم خاصي را در افزايش يا كاهش نشان نداد. نتيجه گيري: با توجه به نتايج حاصل از شبيه سازي، مي توان به اين نتيجه رسيد كه حضور نانو ذرات، باعث افزايش دوز در تومور وكاهش دوز در خارج تومور بر روي منحني هاي هم دوز مي شود. لذا مي توان زمان درمان و اكتيويته را كاهش داد. بنابراين، استفاده باليني از اين نانو ذرات به منظور افزايش دوز در براكي تراپي پروستات توصيه مي گردد.

Background: One of the ways to treat prostate cancer is brachytherapy using low-energy sources, such as iodine-125 (125I). The purpose of this study was to assess dose enhancement factor in tumors in the presence of various nanoparticles in prostate tumor, and the effect of these nanoparticles on isodose curves in prostate cancer brachytherapy using Monte Carlo simulation. Materials and Method: 125I brachytherapy source model SL- 125/SH-125 was simulated using Monte Carlo MCNPX code. TG- 43 parameters were calculated and verified. Dose enhancement factors were evaluated in presence of Fe2O3, Ag, Gd, Pt and Au nanoparticles in central cross section of the tumor in concentrations of 7, 18 and 30 mg/ml. Results: Dose rate constant obtained 0.954 cGyh-1U-1. Maximum dose enhancement factors for Fe2O3, Ag, Gd, Pt and Au were 1.79, 1.32, 1.14, 1.15 and 1.27, respectively. Also, the 100% isodose line shifted toward the central point of the spherical tumor and the 100% isodose line shifted outward. Dose enhancement factors had no rule in increasing or decreasing by atomic number of nanoparticles. Conclusion: Regarding to the simulation results, it can be concluded that nanoparticles presence in tumor leads to dose increase inside the tumor and dose decrease outside the tumor. Therefore, we can reduce treatment time and activity. So, the clinical use of these nanoparticles is recommended to enhance prostate brachytherapy dose.