شبيه‌سازي اثر تغيير دز حاصل از حضور نانوذرات فلزي مختلف تحت تابش پروتون با استفاده از ابزار Geant4

در چند دهه اخير، تأثير نانوذرات در پرتودرماني موردتوجه بسياري از محققان قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف بررسي اثر مدل‌هاي برهم كنش فيزيكي مختلف بر روي محاسبات دز در اطراف نانوذرات طلا، هافنيوم و گادولينيم، انجام شده است. با استفاده از ابزار مونت‌كارلوي Geant4، يك نانوذره به قطر 50 نانومتر در فانتوم مكعبي آب شبيه‌سازي شد و تحت تابش پروتون با انرژي‌هاي 5، 50 و MeV 150 قرار گرفت. مطالعه حاضر پارامترهاي مختلفي را از جمله طيف انرژي الكترون‌ها و فوتون‌هاي ثانويه، توزيع دز شعاعي (RDD)، ضريب افزايش دز (DEF)، در اطراف نانوذره با سه جنس مختلف و دو مدل برهم كنش فيزيكي مورد بررسي قرار داده است. نتايج حاصل‌شده نشان داد كه براي نانوذره طلا تعداد الكترون‌هاي ثانويه با مدل پنلوپه بيش تر از مدل ليورمور بود؛ ولي براي دو نانوذره ديگر، الكترون‌هاي ثانويه بيش تري با مدل ليومور نسبت به مدل پنلوپه توليد شد. در نمودارهاي RDD تا فاصله 6 نانومتري از سطح نانوذره طلا (در راستاي شعاعي در محيط آب)، مدل پنلوپه يك اختلاف 10 درصدي را نسبت به مدل ليورمور ارائه مي‌كند. هم چنين، تا فاصله 9 نانومتري از سطح نانوذره، مدل ليورمور به ترتيب يك افزايش 16 و 10 درصدي در دز را در مقايسه با مدل پنلوپه براي نانوذرات هافنيوم و گادولينيم نشان مي‌دهد. در مورد DEF، دز نهشت‌شده در اطراف نانوذره طلا 14 برابر افزايش يافت كه بالاترين مقدار در مقايسه با افزايش دز پيرامون نانوذرات هافنيوم و گادولينيم كه به ترتيب 10 و 6 برابر بودند، مي‌باشد.