ارزيابي مقادير S-value سلولي حاصل از راديونكلوئيد 111In به عنوان تابش‌كننده الكترون اوژه توسط كد Geant4 و مقايسه آن با نتايج انتشار‌يافته MCNP5 و MIRD

Evaluation of cellular S-value of auger electrons emitting 111In radionuclide by Geant4 and its comparison with MCNP5 Monte Carlo codes and MIRD published data

هدف: امروزه استفاده از پرتوهاي يونيزان در درمان سرطان كاربرد فراواني دارد. با اين حال در درمان بسياري از انواع و اندازه‌هاي مختلف تومور به‌خصوص تومورهاي كوچك و متاستازها، روش‌هاي معمول پرتودرماني خارجي متداول نيست. در راديونوكلئيدتراپي با استفاده از مونوكلونال آنتي‌بادي امكان رساندن حداكثر دز به بافت توموري و حداقل دز به بافت سالم به‌وجود آمده است. در استفاده از راديونكلوئيدهاي گسيل‌كننده الكترون اوژه با توجه به برد كوتاه و سايتوتوكسيكي بالا بايد دقت بالايي وجود داشته باشد. به همين دليل از روش‌هاي مونت‌كارلو و شبيه‌سازي مي‌توان در دقت بالاتري شده است. مواد و روش‌ها: در اين تحقيق كد مونت‌كارلو Geant4 با سه مدل فيزيكي انرژي پايين يعني Geant4-DNA، Livermore و Penelope‌ و فيزيك Standard مورد استفاده قرار گرفت. توزيع پرتو در منابع تابش به‌صورت يكنواخت و محل چشمه به‌صورت تصادفي، درون حجم در نظر گرفته شد. نتايج داده‌هاي انتشار‌يافته كد MCNP و MIRD براي مقايسه مورد استفاده قرار گرفت. يافته‌ها: در بررسي ميزان هم‌بستگي نتايج S-value مربوط به خود جذبي و دگر جذبي بين دو كد، نتايج به‌دست آمده توافق خوبي را بين داده‌هاي كد MCNP و نتايج حاصل از فيزيك‌هاي مختلف كد Geant4 نشان داد. نتيجه‌گيري: هر چند در مطالعات اختلاف‌هايي بين نتايج كدها وجود دارد، اما در نهايت مقايسه انجام‌شده نشان‌دهنده قابل‌ پذيرش بودن كد Geant4‌ در محاسبات دز سلولي است. لذا در كاربرد درماني و تشخيصي 111In مي‌توان از اين كد جهت محاسبات دز بيماران استفاده نمود.

Introduction: Now day Ionizing radiation has found increasing applications in cancer treatment. However, in the treatment different kinds and size of tumors especially metastatic and small size tumors, conventional methods of external radiation therapy are not common. In radionuclide therapy, the use of monoclonal antibodies has made it possible to achieve maximum dose to small size tumor and minimum dose to healthy tissue. In the use of electrons auger-emitter radionuclides, due to the short range and high cytotoxicity, there should be a high degree of precision. For this reason, Monte Carlo methods and simulations can be used in higher accuracy. In this study, the cellular dose of 111In radionuclide was calculated and validated using the Monte Carlo method. Materials and Methods: In this research, the Geant4 Monte Carlo code was used with three low energy physical models: Geant4-DNA, Livermore, Penelope and Standard Physics. Correspondingly, distribution of radiation from radiation sources and the location of the source was considered uniform and randomly within the volume, respectively. The results of MCNP and MIRD codes published data were used for comparison. Results: In the correlation study, the S-value results of self and cross-absorption between the two codes indicated show a good agreement between the data of the MCNP code and the results of different physics models of Geant4 code. Conclusion: Although there are some differences between the results of the codes which are mentioned in results, finally the comparison indicates that the acceptability use of Geant4 in the cellular dosimetry. So, for therapeutic and diagnostic applications of the 111In as an auger electrons-emitter radionuclide we can recommend this code for dose calculations.