ارزيابي آلودگي فوتوني اپليكاتور Beam Shaper با استفاده از شبيه سازي مونت كارلو

Evaluating the Photon Contamination of Beam Shaper Applicator Using Monte Carlo Simulation

سابقه و هدف: Beam Shaper نوعي اپليكاتور مورد استفاده در راديوتراپي حين عمل توسط الكترون است. هدف از اين مطالعه بررسي كمي ميزان آلودگي فوتوني ناشي از اين اپليكاتور با استفاده از شبيه سازي مونت كارلو مي­ باشد. مواد و روش ها: در اين مطالعه تجربي ابتدا سر شتاب دهنده LIAC به همراه اپليكاتور Beam Shaper توسط كد مونت كارلوي MCNPX شبيه سازي گرديد و سپس اعتبار مدل شبيه سازي شده از طريق مقايسه منحني هاي درصد دوز عمقي حاصل از شبيه سازي مونت كارلو و دوزيمتري عملي مورد ارزيابي قرار گرفت. در نهايت ميزان آلودگي فوتوني در اندازه هاي ميدان و انرژي هاي مختلف به صورت كمي در سطح فانتوم آب مورد بررسي قرار گرفت. يافته ها: نتايج حاصل از اين كار نشان داد كه ميزان آلودگي فوتوني ناشي از اپليكاتور beam shaper با افزايش ابعاد ميدان به طور قابل توجهي كاهش مي يابد. به علاوه ميزان آلودگي فوتوني با افزايش انرژي بيش تر مي شود. استنتاج: افزايش ميزان آلودگي فوتوني در سطح فانتوم با كاهش ابعاد ميدان و افزايش انرژي را مي توان به افزايش احتمال برهم كنش الكترون با تيغه هاي فلزي اپليكاتور و توليد تابش ترمزي در انرژي هاي بالاتر نسبت داد. استفاده از اپليكاتور beam shaper به دليل ايجاد آلودگي فوتوني باعث افزايش ميزان دوز رسيده به سطح خواهد شد.

Background and purpose: Beam shaper is a type of applicator used in conjunction with the intraoperative electron radiotherapy. This study aimed at quantitative evaluation of the photon contamination of this applicator using Monte Carlo simulation. Materials and methods: In this experimental study, at first the head of LIAC accelerator was simulated along with the beam shaper applicator using MCNPX Monte Carlo code. Validity of the simulated model was evaluated by comparing the percentage depth dose curves obtained by Monte Carlo simulation and practical dosimetry. Finally, the photon contamination at different clinical field sizes and electron energies was quantitatively determined. Results: The results showed that by increase in field size, the photon contamination of the beam shaper applicator was considerably decreased. Furthermore, increment of electron energy could increase the photon contamination. Conclusion: Increasing the photon contamination at the phantom surface by increment of electron energy and decrement of field size can be attributed to increasing the probability of electron interaction with the steel blades of the beam shaper and production of bremsstrahlung radiation at higher energies. Due to the photon contamination, employing the beam shaper applicator can increase the surface dose.