بخشی از مقاله
چکیده
در رادیوتراپی با شتابدهنده های پزشکی در انرژی های بالاتر از 10MeV، امکان تولید فوتونوترون ها در هد لینک وجود دارد. در این پژوهش شبیه سازی کامل هد شتابدهنده، پیس میکر ، بررسی شار نوترون و فوتون توسط کد فلوکا انجام شده است. نتایج نشان می دهد در درمان سرطان پروستات بیماران قلبی دارای پیس میکر که پیس میکر بیش از 40cm از میدان درمان فاصله دارد دز نوترون و فوتون دریافت می کند. بنابراین علاوه بر بافت هدف که بیشترین دز ناخواسته نوترونی را در حین درمان دریافت می کند سایر ارگان های خارج میدان نیز دز دریافت می کنند. نوترون هایی که به پیس میکر میرسند بسته به میزان دز اختلالاتی رادر پیس میکر بوجود می آورند.
-1 مقدمه
از رایج ترین تکنیک های رادیوتراپی استفاده از تابش های فوتونی با انرژی 6 الی 20MeV در درمان تومورهای عمقی می باشد.
بر اساس پروتکل TG-34 ، پیس میکر های جدید می توانند بر اثر جذب دز تابشی به میزان 10Gy - در رادیوتراپی با لینک - دچار مشکل جدی و در دز هایی به میزان 2Gy دستخوش تغییرات عملکردی می شوند. پس در رادیوتراپی بیماران دارای پیس میکر باید به گونه ای طراحی شود تا دز کل در پیس میکر به 2Gy محدود گردد. در انرژی های پایین تابش های پراکنده اساسا از پراکندگی فوتون هایی حاصل می شوند که از هد لینک یا از داخل بدن بیمار نشات گرفته اند.
اما در انرژی های بالاتر از 10MeV ، امکان تولید فوتونوترون ها در هد لینک وجود دارد. بطور کلی نوترون ها نسبت به فوتون ها دارای LET بالاتری هستند لذا در مقایسه با تابش فوتونی ، آسیب نوترون ها به تجهیزات الکترونیکی و توانایی آنها در ایجاد اختلالات الکتریکی بیشتر است. بعنوان مثال برای reset شدن CMOS براثر آسیب تابشی یک ذره حداقل LET باید 0.6 KeV/ʽm باشد. این در حالی است که فوتون ها دارای LET پایین تر از این مقدار هستند - حدودا - 0.3 KeV/ʽm اما LET نوترون های سریع خیلی بالاتر از این حد می باشد - >1000KeV/ʽm - و این نشان دهنده حساسیت زیادٌCMOS به تابش نوترونی است. علاوه بر کمیت LET ، نحوه تکامل یافتن سیستم های الکترونیکی نیز می تواند در میزان حساسیت این سیستم ها به تابش نقش داشته باشد.
بعنوان مثال چگالی بیشتر مدارات الکتریکی پیچیده در پیس میکر های جدید حساسیت آنها به تابش نوترونی نسبت به مدل های قدیمی افزایش یافته است. نوترون های حرارتی علاوه بر مکانیزم فعالسازی در مواد داخل CMOS و گسیل تابش های گاما و بتا ، می توانند توسط اتم های بور و لیتیوم موجود در حافظه و باتری پیس میکر گیر اندازی شده و ذرات ثانویه با LET بالا تولید کنند:
برای نوترون های فوق حرارتی و سریع نیز احتمال واکنش - n,p - در مواد هیدروژن دار ، که بعنوان روکش مدارات CMOS را پوشانده اند، زیاد است. ذرات ثانویه تولید شده توسط نوترون ها - بویژه ذرات high-LET مانند آلفا و پروتون - می توانند سبب نقص هایی در اجزا CMOS و اختلال در عملکرد پیس میکر شوند که به آن اصطلاحا خطای نرم - Soft error - گفته می شود.
-2 روش انجام تحقیق
در این پژوهش هد دستگاه شتابدهنده خطی پزشکی واریان 2100c در انرژی 18MV و پیس میکر قلبی توسط کد مونت کارلوی فلوکا شبیه سازی شدند. در این شبیه سازی اجزای مختلف هد از جمله هدف، کولیماتور اولیه، پنجره خروجی، فیلتر مسطح کننده، اتاقک یونیزاسیون و کولیماتور های ثانویه - فک ها - بر اساس کاتالوگ واریان شبیه سازی شده است.
ارگان پروستات در فانتوم آبی بر اساس فانتوم Mird به ابعاد70×40×20cm3 در فاصله 100cm از چشمه - SSD - در میدان 10×10cm2 شبیه سازی شده است. همچنین اجزای پیس میکر قلبی که شامل connector ، lead ها ، لایه های مدار و لایه های باتری تحت رفرنس شبیه سازی شده است.[3] صحت مدل شبیه سازی شده با مقایسه منحنی درصد دز عمقی - PDD - و پروفایل دز حاصل از شبیه سازی با اطلاعات اندازه گیری عملی بررسی شد. اندازه گیری PDDو پروفایل دز توسط thimble chamber مدل PTW 31010semiflex در دستگاه واریان 2100c بیمارستان امام خمینی تهران انجام شده است.
جدول - 1لایه های مدار و باتری پیس میکر
جدول - 2 اجزا و مواد هد لینک
-3 بحث و نتایج
شکل 1 نمای سه بعدی از کل هد فانتوم ، پیس میکر و پروستات شبیه سازی شده توسط فلوکا را نشان می دهد. در شکل 2 نمایی از فیلتر مسطح کننده و اتاقک یونیزاسیون هد نشان داده شده است. شکل3 نمایی از همه اجزای موجود در پیس میکر شامل اجزای داخلی مدار ، اجزای داخلی باتری ، بخش کانکتور ، لیدها و بدنه تیتانیومی پیس میکر می باشد.
شکل - 3 اجزای پیس میکر
شکل4 پروفایل دز را در عمق 5cm و شکل 5 نمودار pdd در محور مرکزی فانتوم را که تحت شرایط رفرنس - میدان 10×10cm2 و - ssd=100cm اندازه گیری و محاسبه شده است را نشان می دهد. خطا در هر دو نمودار کمتر از %2 است و توافق مناسبی بین نمودارهای حاصل از شبیه سازی با داده های اندازه گیری شده به صورت عملی وجود دارد.
شکل - 1 نمای کلی از هد ، پیس میکر، فانتوم، پروستات
شکل - 4نمودار پروفایل دز در عمق 5cm
شکل - 2نمایی از فیلتر مسطح کننده و اتاقک یونیزا سیون
شکل - 5 نمودار درصد دز عمقی
