اندازه‌گيري متغيرهاي دزيمتري براكي‌تراپي چشمه‌ي كبالت-60 با استفاده از روش شبيه‌سازي مونت كارلوي Geant4 و مقايسه‌ي نتايج با مدل استاندارد چشمه‌ي BEBIG

Brachytherapy Dosimetry Parameter Measurement for Cobalt-60 Source using Monte Carlo Simulations Geant4, and Comparing the Results with Standard BEBIG Source

مقدمه: براكي‌تراپي براي درمان سرطان در فاصله‌ي كوتاه با تشعشع حاصل از منابع پرتوزاي كوچك كه كپسول‌گذاري شده‌اند، استفاده مي‌شود. در شيوه‌نامه‌ي TG-43، از شدت كرماي هوا (Air kerma)، ثابت آهنگ دز، تابع هندسي چشمه‌ي خطي، تابع دز شعاعي و تابع ناهمسان‌گردي دو بعدي براي محاسبه‌ي توزيع دز حول هر چشمه‌ي خطي براكي‌تراپي استفاده مي‌شود. هدف از انجام اين مطالعه، محاسبه و به دست آوردن متغيرهاي دزيمتري براي چشمه‌ي كبالت-60، با استفاده ازكد Geant4 و مقايسه با محاسبات مرجع انجام شده‌ي چشمه‌ي كبالت BEBIG، بود. روش‌ها: با استفاده از كد Geant4، چشمه‌ي كبالت و فانتوم آب جهت انجام محاسبات دزيمتري، شبيه‌سازي شدند. در اين مطالعه، براي پرتوهاي گاماي حاصل از چشمه‌ي كبالت-60، انرژي متوسط پرتوهاي گاما در شبيه‌سازي در نظر گرفته شد. يافته‌ها: نتايج شبيه‌سازي‌هاي انجام شده به روش مونت كارلوي Geant4 به صورت منحني‌هاي توزيع دز و متغيرهاي مهم در دزيمتري چشمه‌ي براكي‌تراپي، طبق توصيه‌ي شيوه‌نامه‌ي TG-43U1 با درصد خطاي كم به دست آمد. همچنين، كميت‌هاي دزيمتري شامل شدت كرماي هوا، تابع دز شعاعي، تابع دز ناهمسان‌گردي دو بعدي براي زاويه‌هاي 90-0 درجه، ثابت آهنگ دز و چگالي نوري ميزان كاهش دز محاسبه شد. مقدار ثابت آهنگ دز (Λ)، cGyh-1U-1 0/003 ± 1/086) به دست آمد. نتيجه‌گيري: محاسبات انجام شده با استفاده از كد Geant4 در مقايسه با داده‌هاي مرجع چشمه‌ي كبالت BEBIG، توافق خوبي را نشان داد. متغيرهاي دزيمتري به دست آمده از شبيه‌سازي بر اساس شيوه‌نامه‌ي TG-43U1 مي‌تواند در نرم‌افزارهاي طراحي درمان براكي‌تراپي مورد استفاده قرار بگيرد.

Background: Brachytherapy is used to treat cancer in a short distance with radiation from the radionuclide sources located inside the capsule. This type of treatment is directly treated with direct irradiation, in or near the treatment area; then the dose is continuously delivered to the tumor. In protocol of TG-43, we use air kerma strength, dose rate constant, radial dose function, and anisotropy function to calculate the distribution of doses around any linear source. The purpose of this study was to calculate and obtain dosimetric parameters for the cobalt-60 source, using the Geant4 code, and comparing with the reference calculations of the BEBIG cobalt source. Methods: By using Geant4 code, cobalt source and water phantom were simulated for dosimetry calculations. The average energy of gamma rays in simulation was considered for gamma rays from cobalt-60 source. Findings: The results of simulation performed by Monte Carlo Geant4 method was obtained in the form of dose distribution curves and important parameters in the dosimetry of brachytherapy, according to protocol recommendations of TG-43U1 with low error percentage. Moreover, dosimetric quantities including air kerma intensity, radial dose function, two-dimensional anisotropy function for angles of 0 to 90 degrees, dose rate constant, and optical density reduction were calculated. Dose rate constant was obtained as equal to 1.086 ± 0.003 cGyh-1U-1. Conclusion: Calculations performed with the Geant4 code show a good agreement after comparing with BEBIG cobalt reference data. Dosimetric parameters obtained from the simulation based on the TG-43U1 protocol can be used in brachytherapy treatment design software.