بررسي آلودگي الكتروني در ميدانهاي فوتوني كلينيكي شتاب دهنده با كد BEA

Evaluation of the Electron Contamination in Photon Therapy Using BEAMnrc Code

مقدمه: امروزه، پرتوهاي فوتوني پرانرژي در درمان انواع سرطان‌ها استفاده‌ي بسياري دارد. با اين وجود، توليد الكترون به ‌عنوان ذرات آلوده ‌كننده در مسير فوتون‌ها، ضرورت تحقيق در اين زمينه را فراهم مي‌آورد. روش‌ها: با استفاده از كد BEAMnrc، كلاهك درمان شتاب‌ دهنده‌ي‌ Varian2100C/D با انرژي 6 مگاولت شبيه‌سازي‌ شد و با استفاده از تكنيك‌هاي پيشرفته‌ي كاهش واريانس، منحني‌هاي دز عمقي محور مركزي به‌ دست آمد و با منحني‌هاي اندازه‌گيري شده مقايسه گرديد. براي محاسبه‌ي Percentage depth dose (PDD) و پروفايل، از كد DOSXYZ استفاده شد. همچنين، اثر حذف آلودگي الكتروني توسط فيلترهاي (Al، Pb، (methyl methacrylate)Poly (PMMA، خلأ و كيسه‌ي هليم بين ستون هواي كلاهك شتاب ‌دهنده‌ و تخت ‌درمان و تركيب آن‌ها بررسي شد. يافته‌ها: با افزايش (Source to surface distance (SSD و افزايش ستون هوا، انتظار افزايش سهم آلودگي الكترون مي‌رفت، اما نشان داده‌ شد كه افزايش ارتفاع ستون هوا، خود مانند يك فيلتر عمل مي‌كند و الكترون‌هاي كم‌انرژي را جذب مي‌كند. حضور هليم به ‌جاي ستون هوا، دز سطحي را تا حدود 10 درصد نسبت به ستون هوا كاهش مي‌دهد و براي عناصر سبك نظير Al و PMMA نه تنها آلودگي الكترون كاهش نيافت، بلكه افزايش پيدا كرد و تنها براي فيلتر سربي كاهش 3/5 درصد مشاهده گرديد. نتيجه‌گيري: جهت فيلتراسيون آلودگي الكترون ناشي از كلاهك دستگاه و كوليماتورهاي ثانويه، استفاده از مواد با عدد اتمي و چگالي بالا و كيسه‌ي هليم به ‌طور هم‌زمان پيشنهاد مي‌شود‌.

Background: Today, high-energy photon beams are widely used in the treatment of all types of cancers. However, the production of electrons as contaminants in the photon pathway provides the necessity for research in this field. Methods: Using BEAMnrc code, a Varian2100C/D accelerator head was simulated with 6 MV energy. Applying the advanced techniques of the variance reduction, Depth Dose curves at the Isocenter were obtained and compared to the measurements. We used DOSXYZ code to calculate the Percentage depth dose (PDD) and profile curves. The effect of eliminating electron contamination by helium bag between the accelerator head and treatment bed, Vacuum, Al, Pb, Poly(methyl methacrylate) (PMMA) filters and their composition were also investigated. Findings: By increasing the source to surface distance (SSD) and the air column, we expected an increase in the contribution of electron contamination, but our results showed that increasing the height of air column acted like a filter and scattered low-energy electrons. The presence of helium instead of the air column reduced the surface dose by about 10% compared to the air column. Electron contamination increased for light elements such as Al and PMMA, and decreased by 3.5% for the lead filter. Conclusion: The use of materials with lower atomic numbers and high densities for filtration of electron contamination of the head of the device and secondary collimators and helium bag is simultaneously proposed.