كليدواژه :
فانتوم بدن انسان , پرتودرماني , يون سنگين , هادرون تراپي , روش مونت كارلو , كد Geant4
چكيده فارسي :
پيش زمينه و هدف
رايج ترين روش در پرتودرماني خارجي، استفاده از باريكه هاي فوتون، پروتون، نوترون و يون هاي سنگين است. هادرون تراپي براي از بين بردن بافت هاي سرطاني با استفاده از ذرات يونيزان مي باشد درصورتي كه كم ترين آسيب به بافت هاي سالم برسد، حائز اهميت است. هدف از اين تحقيق ارزيابي ميزان دز، انرژي و شار در تومور سرطاني داخل بافت كبد و نيز ذرات ثانويه حاصل از هادرون ها، به روش شبيه سازي مونت كارلوي Geant4 مي باشد.
مواد و روش كار
در اين مطالعه ي تحليلي-كاربردي با استفاده از نرم افزار Geant4، شبيه سازي فانتوم بدن انسان و توموري كه در داخل بافت كبد قرار دارد انجام شد. دز عمقي، انرژي و شار براي چشمه هاي كربن و بورون انرژي هاي فرودي متفاوت به دست آمد و ناحيه تقريبي بافت هدف به روش برون يابي داده ها تعيين شد.
يافته ها
همان طور كه مشاهده شد با افزايش انرژي باريكه فرودي، قله ها پهن تر و بيشينه مقدار آن ها (بيشينه دز جذبي) كاهش مي يابد، زيرا برد ذره فقط به انرژي اوليه آن بستگي دارد و بعد از گذراندن دنباله در انتها، در زير قله براگ، انرژي تخليه شده براي ذرات با انرژي هاي مختلف تقريبا يكسان است. طبق شبيه سازي انجام شده بهترين بازه انرژي جهت شروع برهمكنش و ايجاد پيك براگ پرتو فرودي در محدوده هدف (تومور) در اين پژوهش، براي بورون از 1805 تا 2075MeV و براي كربن از 2415 تا 3015MeV مي باشد.
بحث و نتيجه گيري
هادرون درماني از دقت بالاتري نسبت به راديوتراپي معمولي برخوردار است و آسيب هاي كم تري به سلول هاي سالم خارج از محدوده تومور وارد مي كند. زيرا در بازه انرژي مفيد محاسبه شده، بيشترين دز يا آسيب به تومور وارد مي شود. نتايج دز عمقي، انرژي و شار ذرات در تومور داخل بافت كبد فانتوم شبيه سازي شده و مشاهده گرديد كه هادرون ها بعد از طي مسافتي، حداكثر دز و انرژي خود را در ناحيه بافت هدف (تومور) برجاي مي گذارند.
چكيده لاتين :
Abstract
Background & Aim: The most commonly used method for external radiation therapy is the use of
photons, protons, neutrons, and heavy ions. Hadron therapy is used to eliminate cancerous tissues by
using ionizing particles which will bring less damage to healthy tissues.The aim of this study was to
evaluate the dose, energy, and flux in a cancerous tumor in the liver and also secondary particles
produced by hadrons, which is using the Geant4 Monte Carlo simulation.
Materials & Methods: In this analytical and applied study by using the Geant4 Monte Carlo Codes, the
human body phantom and the tumor that was inserted inside the liver tissue, were simulated. In the
method of hadron therapy with different energies, dose deposit, energy, and flux, for carbon and boron
were obtained and the approximate area of the target tissue was determined by extrapolation of data.
Results: As observed, as the energy of the beam increases, the peaks become wider and their maximum
value (maximum absorbed dose) decreases, because the particle path, depends only on its primary
energy. In this study, according to the simulation, the best energy range to start the interaction and
Bragg's peak in the tumor area, for boron, is 1805 to 2075 MeV, and for carbon is 2415 to 3015 MeV.
Conclusion: Hadron therapy is more accurate than conventional radiotherapy because of less damage
to healthy cells around the tumor. As a result, in the calculated useful energy, the highest dose or
destruction caused by radiation is only given to the tumor tissue. The results obtained from the doses,
energy, and flux in the simulated liver tissue tumor showed that the hadrons after a long-distance leave
the highest dose and energy in the tumor area.
