بخشی از مقاله
چکیده:
در پروتون درمانی به دلیل اینکه پروتون بیشترین میزان انتقال خطی انرژی را در ناحیه انتهای مسیر خود به هدف وارد میکند،بافت سالم تا حد بالایی از تابش محفوظ میماند. در این مطالعه دز پروتون و ذرات ثانویهای چون: نوترون، فوتون، الکترون وپوزیترون و همچنین دز معادل نوترون بر دز جذبی درمانی - H/D - در پروتون درمانی سرطان معده به روش پراکندگی منفعل در فانتوم مرد بزرگسالMIRD-UF، با استفاده از کد مونتکارلویMCNPX محاسبه شده است. در این بررسیها میزان دز اولیه و ثانویه درون تومور و سایر ارگانهای بدن مقایسه گردیده است. نتایج مقایسه نشان میدهد، این روش درمانی سرطان معده با تعیین میزان خطرات ناشی از دز ذرات ثانویه بویژه دز معادل نوترون، میتواند بسیار کارآمد باشد..
کلمات کلیدی: پروتون درمانی، سرطان معده، برنامه NEU، کد MCNPX، فانتوم .MIRD-UF
مقدمه:
در طول دو دهه گذشته PBT1 موفقیت خود را در درمان سرطانهای کودکان و سرطانهای چشم، پایه جمجمه و ستون فقرات نشان داده است .[1] برد محدود و انباشت بیشینه انرژی در عمقی مشخص - قله براگ - و نیز اثر زیستی نسبی - - RBE2 ثابت با مقدار 1/1 از مزایای پروتونها است. محدوده انرژی پروتونهای مورد استفاده در پروتون درمانی بین 70MeV تا 250میباشد [2]، چون پهنای چنین باریکهای از مرتبه میلیمتر است، از روش "پراکندگی منفعل" استفاده میشود تا با قرار دادن دستگاههای مکانیکی خاص در مسیر پرتو "شکل" آن را با استفاده از تعامل ماده-ذره بر تومور منطبق کند.
منحنی دز عمقی - بهاصطلاح - "SOBP3" مورد نیاز، با استفاده از "مدولاتور"؛ که شیء پیچ مانندی بوده و در مسیر پرتو میچرخد و ضخامتهای مختلفی از کاهنده-های انرژی را بسته به عمقی که برای ایجاد قله براگ مدنظر است در مسیر باریکه قرار میدهد، تولید میشود. برای یک پروتون درمانی موفق محاسبات دقیق برای تحویل دز به بیمار بسیار ضروری است، با توجه به نتایج موفقیتآمیز درمان سرطان معده با استفاده از باریکه پروتون [6-3]، در این کار با استفاده از کد مونت-کارلویMCNPX نسخه 2/6 و نیز برنامه NEU به شبیهسازی درمان سرطان معده به روش پراکندگی منفعل پرداخته شده است. این سرطان از جهت شیوع رتبه پنجم را در جهان داشته و بهعنوان سومین علت مرگومیر ناشی از سرطان شناخته میشود .[7]
روش کار:
به دلیل اینکه - %90-%95 - از تومورهای معده از نوع آدنوکارسینوما1 میباشند [8]، توموری از این نوع و استوانهای شکل به قطر 3cm و ضخامت 1/5cm در بافت معده یک فانتوم مرد بزرگسال [9] MIRD-UF، در نظر گرفته شده است. تومور تقرباًی 7cm زیر سطح پوست قرار دارد.شبیهسازی باریکه پروتون بر پایه دادههای تجهیزات پروتون درمانی، بهطور خاص دادههای موجود در برنامهNEU است، بسته کدهای NEU یک جعبهابزار تخصصی شامل چندین زیرمجموعه برای طراحی سیستم پراکندگی دوگانه در یک نازل پروتون به روش پراکندگی منفعل میباشد. NEU به معنای »نازل با همهچیز بالادست2« است که در ابتدا توسط Bernard Gottschalk به زبان FORTRAN در لابراتوار سیکلوترون هاروارد - HCL - ، در اواخر دهه 1980 نوشته شد .[12 ,11]
بر همین اساس، میانگین انرژی پرتو 231MeV با پهنای انرژی نسبی %0/26 یا 0/6006MeVتنظیم شد. منبع بهصورت یک چشمه نقطهای جهتدار در خلأ و تعداد 100 میلیون ذره در نظر گرفته شده است، که البته کد خروجی را به ازای یک ذره اعلام میکند. چرخ مدولاسیون برد در این دهانک پروتون درمانی از 25 گام تشکیل شده است که هر یک شامل ضخامتهای مختلفی از سرب لگزان جهت پراکنده کردن و تغییر برد باریکه میباشد، که بسته به موقعیت تومور تشخیص داده میشود کدام گام و یا گامها در مسیر باریکه پروتون قرار بگیرد. در این کار فانتوم MIRD-UF در مقابل دهانک پروتون درمانی قرار داده شد و گام مناسب برای پوشش تومور به دست آمد.
که فانتوم موردنظر و نیز دهانک پروتون درمانی در شکل شماره - 1 - قابل مشاهده میباشد، سپس با استفاده از توانمندیهای کد MCNPX، دز پروتون ذرات ثانویه درون تومور و 12 عضو مختلف بدن محاسبه شد - محاسبات روی کل حجم هر بافت صورت گرفته است - . دز معادلمعمولاً برای ذراتی که روی یک محدوده از انرژی اثر زیستی نسبی - - RBE متفاوتی دارند، استفاده میشود؛نوعاً فوتونها و نوترونها. اثر زیستی نسبی برای پروتونها تقرباًی مستقل از انرژی پروتون برخوردی است، در حقیقت بیشتر مراکز پرتودرمانی اثر زیستی نسبی 1/1 را برای همه انرژیها،بافتها، سطوح دز و موقعیتهای درون قله براگ پهنشده - SOBP - استفاده میکنند [13]، به همین دلیل دز جذبی پروتون، الکترون و پوزیترون بهوسیله تالی F6 برحسب - Gy/s - محاسبه گردید.
دز معادل نوترون و فوتون با بهکارگیری تالی F4 و کارت DF - به جهت تبدیل شار به دز، با تنظیم پارامترهای IC و FAC به ترتیب به 20 و -1 که در این صورت کد از NCRP38 برای توابع دز استاندارد نوترون استفاده کرده و سپس مقادیر را به ICRP60 نرمال میکند - برحسب - cSv/s - محاسبه شد و درنهایت با کمک مشتالی نوع1 انباشت انرژی پروتون برحسب - cm3 - و با وکسلهایی به ابعاد 0/1×0/1×16cm3 محاسبه گردیده و خطوط توزیع دز دوبعدی ترسیم شده است.در سطح مقطعی باx=8cm، الف - چشمه نقطهای جهتدار در خلأ، ب - گام 23ام چرخ مدولاسیون برد، پ - پراکندهسازجبرانکننده برد، ت - پیش موازیساز، ث - دهانه، ج - دیافراگم نهایی به قطر3cm، چ - فانتومMIRD-UF، ح - معده، خ - تومور،د - لوزالمعده، ذ - طحال، ر - کلیه چپ، ز - دیوار بتنی.
نتایج:
نتایج شبیهسازی نشان میدهد با توجه به عمق تومور که در راستای محور yاز -1/22cm تا -2/72cm میباشد، گام23ام چرخ مدولاسیون برد برای تشکیل قله براگ مناسب است، که این گام شامل 0/1199cm سرب و 18/1331cm لگزان میباشد. قله براگ تشکیل شده، از دو جهت عمقی و جانبی در شکل 2 نشان داده شده است. همانطور که در شکل مشاهده میشود مکان تشکیل قله براگ باریکه پروتون بر هندسه تومور
