تأثير عناصر تشكيل‌دهنده فانتوم بر محاسبات دز در پروتون‌تراپي سرطان كبد

The Effect of Phantom Compositions on Dose Calculations in Proton Therapy of Liver Cancer

زمينه و هدف: از آنجا كه در بسياري از كارهاي شبيه‌سازي، از يك فانتوم ساده آب و همچنين گه گاه از فانتوم بافت نرم در محاسبات دزيمتري استفاده مي‌شود، اين مطالعه به بررسي تفاوت‌هاي بين دو فانتوم ذكرشده با فانتوم متشكل از مواد و عناصر واقعي كبد، در پروتون‌تراپي سرطان كبد پرداخته است. مواد و روش ها: سه فانتوم با عناصر متفاوت براي كبد، شامل آب، بافت نرم و فانتوم شامل عناصر اصلي كبد در نظر گرفته شد. توموري كروي‌شكل به شعاع دو سانتي‌متر در كبد در نظر گرفته شده و قله براگ پهن‌شده جهت پوشاندن كل تومور براي سه فانتوم ذكرشده محاسبه شد. شيوه توزيع دز و نسبت دز تخليه‌شده در تومور و اندام‌هاي اطراف آن با استفاده از كد مونت كارلوي MCNPX محاسبه شد. ملاحظات اخلاقي: در اين مورد قبلا مكاتبات انجام شده است. با توجه به شبيه سازي بودن مطالعه، نيازي به كد اخلاق وجود نداشت. يافته ها: نتايج نشان دادند براي بافت نرم و بافت اصلي كبد، قله‌هاي براگ در بازه انرژي MeV 120 MeV - 90 و براي فانتوم آب بازه MeV 116 MeV - 88 محدوده تومور را مي‌پوشاند. تفاوت مكان تخليه دز براي فانتوم آب در هر انرژي نسبت به دو فانتوم ديگر به صورت تقريبي 4/5 ميلي‌متر در هر نقطه است. پارامترهاي ارزيابي دز طبق گزارش كميسيون بين‌المللي واحدهاي تابش (ICRU) به دست آمدند كه تفاوت چنداني بين نتايج ديده نشد. توزيع دز در تومور و اندام‌هاي اطراف آن نشان مي‌دهند براي هر سه فانتوم، توزيع دز اطراف تومور بسيار ناچيز است. نتيجه گيري: نتايج نشان مي‌دهند استفاده از فانتوم بافت نرم نتايج قابل قبول‌تري براي شبيه‌سازي درمان نسبت به فانتوم آب براي جايگزيني بافت واقعي كبد دارد و در طراحي درمان بايد بيشترين تلاش براي استفاده از فانتوم‌هاي واقعي‌تر باشد.

Background and Aim Sicne in many dosimetry calculations, the water and soft tissue phantoms are used, this study aimed to investigate the difference of these two phantoms with a phantom consisted of realistic liver materials in proton therapy for liver cancer. Methods & Materials Three phantoms with different materials of water, soft tissue and realistic liver materials were used for the study. A spherical tumor with 2 cm radius was considered in the liver. The Spreadout Bragg Peaks (SOBPs) were measured to cover the complete tumor for the three phantoms. Dose distribution and deposited dose ratio in tumor and surrounding organs were calculated using Monte Carlo N-Particle Extended (MCNPX) code. Ethical Considerations The best proton energy interval to complete the coverage of tumor in the liver for phantoms with realistic and soft tissue materials was 90-120 MeV and for water phantom, it was 88-116 MeV. The shift of the Bragg peaks depth per energy in the water phantom mm relative to two other phantoms was about 4.5. The dose parameters were evaluated according to the International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU), and the results showed no any significant difference between them. The dose distribution in the tumor and surrounding organs showed that for all three phantoms, the dose distribution around the tumor was negligible. Results The use of soft tissue phantom has more acceptable results than water phantom in simulating treatment and can be replaced with realistic liver tissue. More realistic phantoms should be used in treatment plan. Conclusion The use of soft tissue phantom has more acceptable results than water phantom in simulating treatment and can be replaced with realistic liver tissue. More realistic phantoms should be used in treatment plan.