بخشی از مقاله
چکیده
مطالعات مختلفی در زمینه بررسی تاثیرات عناصر با عدد اتمی بالا در افزایش دوز جذبی به روش های مختلف تجربی و یا با استفاده از کدهای عملیاتی شبیه سازی متفاوت انجام شده است.از جمله عناصر مهم با عدد اتمی بالا، نانوذرات طلا می باشند که تاثیر چشمگیری بر افزایش دوز دارند و در درمان سرطان به کار میروند. در این مطالعه برای بررسی اثر افزایش دوز توسط نانوذرات طلا ، نانو ذرات طلا با غلظت 0/17 میلی مولاربه کار برده شد. ابتدا ژل مجیک اف طبق دستورالعمل مربوطه ساخته شد و سپس نیمی از آن به نانو ذره طلا آغشته شد. برای بررسی اثر نانو ذره، میزان فاکتور افزایش دوز جذبی بدست آمد و سپس نمودارهای دوز در فواصل مختلف برای ژل بدون نانو ذره و با نانو ذرهتوسط کد شبیه سازی مونت کارلوی EGS-nrc رسم شد. نتایج بدست آمده نشان دهنده افزایش دوز توسط نانو ذره می باشند.
مقدمه
یکی از مهمترین مشکلات در درمان سرطان این است که همراه با سلولهای سرطانی سلول های سالم هم از بین میروند. در شیمیدرمانی، دارو به تمام بدن میرسد در حالی که هدف فقط سلولهای سرطانی است. در پرتو درمانی میتوان محل تابش پرتو را محدودتر کرد اما در هر حال پرتو به برخی سلولهای سالم هم آسیب میرسانند. در جراحی گاهی برداشتن تومور نیازمند قربانی کردن بخشی از بافت سالم اطراف آن است که مثلا در تومورهای مغزی از بین رفتن این بافتها میتواند باعث از بین رفتن برخی کارکردهای فرد شود. علاوه بر این جراحی ممکن است تعدادی سلول سرطانی را جا بگذارد. به همین دلیل در بسیاری موارد جراحی با شیمی درمانی یا پرتو درمانی تکمیل میشود. این باعث ایجاد عوارض جانبی شدیدی برای بیماران می شود، عوارضی که بخشی از آن محصول از بین رفتن سلولهای سالم است. بنابراین در سالهای اخیر روشی که بتواند فقط سلولهای سرطانی را هدف قرار دهد به یکی از خطوط مقدم تحقیقات سرطان تبدیل شده است. طلا عنصری است که به ندرت با مواد دیگر واکنش شیمیایی میدهد. به هم دلیل در بدن ایجاد واکنش حساسیتی یا ایمنی نمیکند، کوچک است و سمی هم نیست .ریزذرات طلا وارد سلول شده و موقعیت سلول سرطانی را نشان میدهد و بعد با پرتو لیزر می توان به سلول سرطانی حمله کرد. در سال 2009 برای نخستین بار کد GEANT4 برای نشان دادن تاثیر نانوذره طلا در افزایش دوز جذبی توسط Zhang و همکاران استفاده شد. آن ها از یک چشمه براکی تراپی Ir92 در یک فانتوم آب استفاده کردند. در سال های اخیر مطالعات زیادی برای تاثیر نانوذره طلا بر افزایش دوز جذبی با استفاده از کد MCNP انجام شد . - 1-4 - در این مطالعه تاثیر نانو ذره طلا با غلظت 0/17 میلی مولار بر افزایش دوز جذبی در ژل MAGIC-f که تحت تابش شتابدهنده خطی زیمنس پریموس بااشعه ایکس6 MVقرارگرفت، بررسی شد. میزان فاکتور افزایش دوز جذبی بررسی شد و به دنبال آن نمودار میزان دوز در عمق های مختلف - PDD - با استفاده از کد شبیه سازی EGS-nrc رسم گردید. نتایج برای ویال ژل که تحت تابش 4 Gy قرار گرفت، نشان داده شده است.
مواد و روش ها
ژل مجیک اف طبق دستورالعمل در دسترس، در آزمایشگاه ساخته شد. بعد از تهیه ژل به نیمی از آن محلول نانوذره طلا اضافه شد. ژل های آماده شده در ویال های مخصوص ریخته شد. ویال
ها به مدت 24 ساعت به یخچال آزمایشگاه منتقل شدند تا مونومرهای موجود در ژل بصورت کامل به پلیمر تبدیل شوند. تابش دهی ژل ها، 24 ساعت بعد از ساختشان توسط شتابدهنده خطی زیمنس پریموس انجام گرفت بطوریکه ویال ها در فانتوم مکعبی محتوی آب با ابعاد 30×30×30 cm3 طوری قرار گرفت که فاصله ویال ها تا دیواره 5 سانتی متر بود؛ بعبارتی دیگر پرتو دهی
در ایزوسنتر 100 cm و در عمق 5 سانتی متری - SSD=95 cm - صورت گرفت. تمامی ویال ها در این عمق به صورت مشابه قرار گرفتند و پرتو دهی با پرتوی ایکس 6 MV و با ابعاد میدان 20×20 سانتی متر و در زاویه گانتری 90 درجه انجام شد. MU ها طوری محاسبه شدند که ویال هایی با دوز های0/5، 1/5، 2، 4 و6 گری داشته باشیم. برای هر مقدار دوز جذبی نمونه ویال حاوی نانوذرات طلا و هم نمونه ویال فاقد نانوذره داشتیم. پروسه تابش دهی بصورتی انجام شد که ابتدا یکی از نمونه ها بعنوان نمونه ای با دوز جذبی صفر یا شاهد خارج و برچسب گذاری شدند. همه نمونه های دیگر در فانتوم، مقابل head دستگاه شتابدهنده قرار گرفتند، در مرحله اول پرتو دهی تا 0/5 گری تابش انجام شد؛ در این مرحله تمام نمونه ها دارای دوز جذبی0/5 گری بودند. یکی از نمونه ها خارج شد و بعنوان دوز 0/5 گری برچسب گذاری شد. با این ترتیب و با ادامه همین روند نمونه ها با دوز های جذبی در محدوده 0/5 تا 6 گری تهیه و برچسب گذاری شدند. هر بار جهت خارج کردن لوله ها تابش متوقف می شد وسایر لوله ها در فانتوم آب جهت یکنواختی دوز جذبی در عرض لوله چرخانده می شدند.
خوانش ژل با سیستم برش نگاری رایانه ای نوری - - OCT ابتدا منبع نور، CCD و کامپیوتر روشن شد، پس از گذشت ده دقیقه - زمان Warm up دوربین - ، سیستم استفاده شد. ویال های ژل را به جایگاه مربوطه روی موتور نصب کرده و سپس چراغ اتاق خاموش گردید. بعد از روشن کردن استپ موتور، اولین پراجکشن از طریق نرم افزار کارت کپچر گرفته شد. سپس اولین چرخش تحت زاویه 1 درجه انجام گرفت. و بعد از گذشت 1 ثانیه متعاقب با چرخش بعدی، پراجکشن بعدی نیز حاصل شد. این پروسه تا کامل شدن 360 درجه کامل در 360 مرحله انجام گرفت. بطوریکه بعد از زمان حدود 6 دقیقه اسکن کامل از یک نمونه تهیه شد. و سپس توسط کد پردازش تصویر نوشته شده در نرم افزار MATLAB مورد بازسازی و پردازش قرار گرفتند.
شبیه سازی EGS-nrc
شبیه سازی این مطالعه شامل سه مرحله می باشد:
1. شبیه سازی سر سیستم شتابدهنده خطی زیمنس پریموس با انرژی 6 مگاولتاژ بعنوان چشمه
2. شبیه سازی فانتوم مکعبی آب به ابعاد 30 30 30 cm
3. شبیه سازی ویال ژل مجیک اف با و بدون نانو ذره طلا
برای شبیه سازی سر سیستم از فایل beamnrc استفاده شد و برای شبیه سازی فانتوم آب مکعبی و ویال ژل، از فایل dosexyz استفاده شد. شکل 1 شبیه سازی مربوط به سر سیستم شتابدهنده خطی زیمنس پریموس را نشان میدهد.
شکل :1 شبیه سازی سر سیستم شتابدهنده خطی زیمنس پریموس
نتایج
نتایج حاصل از خوانش OCT در این گزارش نتایج برای ویال ژل 4Gy بیان شده است. تابش دادن ژل باعث تغییر رنگ و کدری ژل می شود، از این خاصیت برای خوانش میزان دوز در تکنیک OCT استفاده میشود زیرا میزان کدری با میزان تابش رابطه مستقیم دارد. پس از پردازش داده ها در نرم افزار متلب و بدست آوردن تصاویر سطح مقطعی با برش هایی به طول 0/25 سانتی متر در عمق های مختلف ژل، میزان تضعیف نور در عمق های مختلف ژل با کمک برنامه inverse radon برآورد شد. برای بررسی میزان افزایش دوز در حضور مواد جاذب در تومور، از کمیت فاکتور افزایش دوز - Dose Enhancement Factor - استفاده می شود. این کمیت به صورت نسبت دوز در یک نقطه در داخل تومور در حضور نانو ذرات با عدد اتمی بالا به دوز در همان نقطه بدون حضور ماده با عدد اتمی بالا تعریف می گردد - . - 5
