بخشی از مقاله
چکیده:
در این مطالعه شتابدهنده خطی واریان مدل 2100C /D با باریکهی 18 MV با استفاده از کد MCNPX 2.6.0 شبیه سازی شده است.
هدف این مطالعه تعیین دقیق پارامترهای انرژی و پهنای باریکهی الکترونی فرودی بر سطح هدف میباشد که با استفاده از بررسی تاثیر تغییر این دو پارامتر بر درصد دزعمقی و دز پروفایل از طریق محاسبهی درصد اختلاف نسبی بین نتایج محاسبات و اندازهگیری تجربی تعیین شد. برطبق نتایج بررسی بهترتیب مقادیر 18/5 MeV و 0/14 cm برای انرژی و پهنای باریکه تعیین گردید.
مقدمه:
در روش درمانی رادیوتراپی، با استفاده از تابش باریکههای فوتونی به ناحیهی تومور، ر شد سلولهای سرطانی در این ناحیه کند یا متوقف می شود. باریکههای فوتونی معمولاً از طریق تابشهای ترمزی و از برخورد الکترونهای شتابدار به سطح هدف، تولید میشوند. شتابدهندههای مختلفی مانند واریان، زیمنس و الکتا در حالتهای فوتونی و الکترونی و در بازههای انرژی 5 تا 25 MeV در رادیوتراپی مورد استفاده قرار میگیرد
یکی از مسائل مطرح در مورد رادیوتراپی تنظیم طرح درمانهای دقیق است بهطوریکه کمترین آسیب به بافتهای سالم در مجاورت بافت تومور وارد شود
اولین گام در این م سیر طراحی شتابدهنده با ا ستفاده از کدهای مونتکارلو میبا شد
در فرایند شبیه سازی برر سی تمامی پارامترهایی که توزیع دز رسیده به بیمار را تحت تاثیر قرار میدهد حائز اهمیت است
یکی از عوامل تاثیرگذار بر توزیع دز خصوصیات باریکهی الکترونی شتاب داده شده قبل از برخورد به هدف میباشد
چشمهی الکترونی معمولاً به صورت تابع توزیع گاو سی در نظر گرفته می شود که میانگین انرژی و شدت توزیع شعاعی آن، دو خ صو صیت تاثیرگذار در شبیه سازی باریکهی فوتونی میبا شند که تعیین آنها به شدت به نوع د ستگاه واب سته میباشد و برای دستگاههای شتابدهندهی از یک نوع نیز متفاوت میباشند
بهطور مثال شیخ باقری و همکاران [7] و بیگی و همکاران [9] انرژی باریکه را 18/3 MeV به ترتیب برای د ستگاه های واریان 2160C و 2100C تعیین کردند. االله وردی و همکاران نیز برای مدل دیگر دستگاه واریان - 2300C/D - انرژی و پهنای باریکه را بهترتیب 18/2 MeV و 0/14cm گزارش نمودند .
در مطالعهای دیگر توسط پارک و همکاران رابطهی بین پارامترهای باریکهی الکترونی و توزیع دز با استفاده از کد Geant4 برای دستگاه واریان 2300IX با باریکهی 6 MV بررسی شد که نتایج آنها اهمیت تعیین دقیق این پارامترها را نشان میدهد .
در این مطالعه دستگاه شتابدهندهی خطی واریان مدل 2100C/D واقع در بیمارستان پارس تهران با باریکهی 18 MV با استفاده از کد مونتکارلوی MCNPX 2.6 شبیهسازی شده است و تاثیر تغییر مقدار انرژی و پهنای باریکه بر توزیع دز با محا سبهی در صد دز عمقی و دز پروفایل در میدان تاب شی معمول 10×10 cm2 مورد برر سی قرار گرفت و از طریق مقایسه با نتایج تجربی مقادیر انرژی و پهنای باریکه تعیین گردید.
روش کار:
شبیهسازی سر دستگاه شتابدهندهی خطی
بخش سر دستگاه شتابدهندهی خطی واریان مدل 2100C/D با باریکهی 18 MV با استفاده از کد محاسباتی MCNPX 2.6 شبیهسازی شد. اجزاء قسمت سر شامل هدف، کلیماتور اولیه، فیلتر مسطحکننده، کلیماتورهای ثانویه و کلیماتورهای MLC میباشند که براساس اطلاعات کارخانه به صورت دقیق شبیهسازی شده است. در ادامه فانتوم مکعبی از جنس آب با ابعاد 50×50×50cm3 در فاصلهی 100 cm از چشمه قرار گرفت. شکل - 1 - نمایی دو بعدی از هندسهی شبیهسازی شده برای دستگاه را نشان میدهد.
شکل - - 1 نمایی دو بعدی از اجزاء شبیهسازی شده سر دستگاه شتابدهنده واریان2100C
در کد MCNPX انرژی چشمه از طریق پارامتر Erg در کارت Sdef بهصورت توزیع گاوسی تعریف شده است که پهنا و انرژی میانگین مربوط به آن بهترتیب از طریق پارامترهای a و b در این کارت مشخص میگردد که در آن پارامتر a از طریق رابطهیFWHM=2a - ln2 - 0/5 با پهنای کامل در نیم بیشینه ارتباط مییابد. محاسبات دز، با استفاده از مش تالی نوع 3 و تقسیم بندی فانتوم به سلولهایی مکعبی با ابعاد 11×0×/2cm3 صورت پذیرفت. بهمنظور افزایش تعداد فوتونهای تابش ترمزی تولید شده پارامتر bnum در کارت phys:e مساوی 1 درنظر گرفته شد. برای کاهش زمان محاسبات انرژی قطع الکترون و فوتون به ترتیب برابر 0/5 و0/01 MeV انتخاب شد. زمان اجرای برنامهها به گونهای در کارت ctme در نظر گرفته شد که 10 چک آماری انجام شود و خطای محاسبات به زیر %3 کاهش یابد.
اندازهگیری تجربی و اعتبار سنجی شبیهسازی
سنجش اعتبار شبیهسازی انجام شده براساس مقایسهی دادههای تجربی مربوط به درصد دز عمقی و دز پروفایل با نتایج محاسبات از طریق محاسبهی درصد اختلاف نسبی با استفاده از رابطهی - 1 - صورت گرفت.
که در آن - تجربی - Di و - محاسبه شده - Di بهترتیب درصد دز عمقی اندازهگیری و محاسبه شده با استفاده از کد MCNPX در عمق i میباشند. درصد دز عمقی که توزیع دز در راستای محور مرکزی را مشخص میکند، مطابق رابطهی - 2 - بهصورت درصد نسبت دز در هر عمق دلخواه Dd به دز در نقطهی مرجع - دز بیشینه - Dd0 تعریف میشود، درصد دز عمقی با استفاده از اتاقک یونیScanditronix NACP chamber در عمقهای مختلف درون فانتوم آب - RFA-300 Scanditronix Scanditronix Wellhofer AB, Sweden - اندازهگیری شده است.
دز پروفایل که میزان دزجذب شده در فواصل مختلف در راستای عمود بر محور مرکزی - در راستای X یا - Y در یک عمق مشخص میباشد، در عمق ثابت 15 cm، در میدان تابشی 10×10cm2 اندازهگیری شده است.
نتایج:
شکل - 2 - مقای سهی در صد دز عمقی محا سبه شده را با دادههای تجربی به ازاء مقادیر مختلف انرژی باریکه از 17 تا 18/6MeV با گامهای 0/2 MeV و پهنای باریکهی ثابت 0/1 cm نشان میدهد.
