مقايسه دز فيزيكي و دز بيولوژيكي يونهاي اكسيژن نسبت به پروتون در هادرون تراپي

زمينه و هدف: در پرتودرماني، يون هاي اكسيژن، داراي فوايد بيشتري از نظر خواص بيولوژيكي نسبت به يون هاي سبك تر نظير پروتون است. اكسيژن، داراي انتقال خطي انرژي (LET-Linear Energy Transfer) بيشتر و اثر بيولوژيكي نسبي (RBERelative Biological Effectiveness) بزرگ تري هستند. براي طراحي قله براگ گسترش يافته (SOBPSpreadOut Bragg Peak) از دوز بيولوژيكي، روشي كاربردي را با محاسبات مونت كارلو و محاسبات ماتريسي طراحي كرده ايم. اين روش را براي پرتوهاي اكسيژني و نيز پروتوني به كار برده ايم. روش كار: پس از استخراج پروفايل هاي قله براگ، توسط كد Geant4، ضرايب وزني شدت براي هر پرتو براي ايجاد يك SOBP يكنواخت استخراج شده است. همچنين مقدار RBE با توجه به مدل خطيدرجه دوم (LQ) محاسبه گرديده است. نمودار دوز بيولوژيكي، دوز فيزيكي و سطح بقاي سلولي در تابش هر دو يون نيز به دست آمده است. يافته ها: SOBP بيولوژيكي طراحي شده، يكنواختي مطلوبي را نشان مي دهد. دوز فيزيكي حاصل از پرتوهاي پروتوني و اكسيژني تفاوت چنداني با يكديگر ندارند، اما براي دوز بيولوژيكي، اختلاف فاحشي بين آن دو وجود دارد. حتي با وجود تنظيم شدت پرتوها براي ايجاد يك دوز بيولوژيكي يكسان، نمودار سطح بقاي سلولي، تفاوت بسيار زيادي با يكديگر خواهند داشت. نتيجه گيري: ويژگي ها و اثرات بيولوژيكي اكسيژن نسبت به پروتون، براي بهينه سازي سيستم براي رساندن حداكثر آسيب به بافت تومور و حداقل آسيب به بافت هاي سالم اطراف مي تواند انتخاب مناسبي باشد. وجود جداول غني تر از مقادير تجربي براي پارامترهاي مؤثر بر مقدار اثر بيولوژيكي نسبي در تابش اكسيژن، دقت در اين بهينه سازي را شديداً بالا مي برد.