بخشی از مقاله
چکیده :
پیش زمینه: در درمان سرطان های مغز با کمک روش BNCT اندازه گیری دوز تابیده شده اهمیت اساسی دارد. اما چون شار نوترونی تابیده شده به مغز از چند طیف انرژی تشکیل شده ، دوز سنجی آن پیچیده است. عالوه بر این در بسیاری از شبیه سازی ها مدل فانتوم سر اشنایدر در ابعاد افراد بزرگسال و از جنس آب در نظر گرفته می شود و چون آب فاقد نیتروژن است ، واکنش مهم بین نوترون و نیتروژن که در دوز سنجی مغز انسان اهمیت دارد نادیده گرفته می شود.
روشن است که استفاده از این تقریب ها باعث شده تا نتایج این گونه دوز سنجی، برای استفاده عملی در مراکز درمانی به اندازه کافی دقیق نباشد. متد و روشها: در این تحقیق فانتوم سر انسان در سه گروه سنی یک سال، ده سال و بزرگسال با ابعاد مشخص شده استاندارد در مدل ریاضی بیضی گون شبیه سازی شده. تمام عناصر و درصد وزنی واقعی آنها برای سه بافت پوست، اسکلت و مغز انسان در نظر گرفته شده و انرژی و دوز هر کدام از قسمت ها به تفکیک فاصله از سطح جمجه توسط کد Geant4 نسخه 10.2 شبیه سازی شده است.
نتیجه گیری: نتایج تحقیق نشان می دهد که اختالف ضخامت جمجمه و پوست در سنین مختلف می تواند تاثیر معنا داری در انرژی منتقل شده به بافت های سرطانی داشته باشد. وقتی که شار نوترونی نیمه حرارتی منع از مرتبه ⁄ داشته باشیم، عمق نفوذ درمان با در نظر گرفتن عوارض جانبی 5 سانتیمتر است. اما در شرایط مشابه برای افراد با سن کمتر که ضخامت اسکلت سر آنها کمتر است، بدون افزایش عوارض جانبی، عمق نفوذ درمان تا مقدار 7 سانتیمتر افزایش می یابد.
مقدمه
امروزه بهینه سازی شار نوترونی برای درمان سرطان و روش های مبتنی بر BNCT کامال شناخته شده اند چراکه سودمندی این روش درمانی خصوصا برای درمان سرطان مغز روی بیماران زیادی به اثبات رسیده است. BNCT یک روش موثر در نابود کردن سلولهای سرطانی با جداسازی از بافت سلولهای سالم است. وقتی سلولهای معمولی به سرطان مبتال می شوند به عالئم کنترل کننده تقسیم و رشد سلول پاسخ نمی دهند.
تومور قسمتی از یک بافت است که به صورت غیرطبیعی رشد میکند. در این روش سلول سرطانی با تزریق مقدار مناسبی بور نشانه گذاری کرده و با این عمل سطح مقطع برخورد آن را برای نوترونهای نیمه حرارتی - با محدوده انرژی0/25 الکترون ولت تا 10 کیلوالکترون ولت - افزایش میدهند.واکنش انجام شده بین بور و نوترون باعث رها شدن انرژی زیادی در محدوده ابعاد سلول شده و باعث ازبین رفتن سلول سرطانی می شود.
بدیهی است که با توجه به اهمیت بافت های مغز انسان الزم است که حداقل آسیب به بافت های سالم وارد شود به همین خاطر ذوز سنجی پرتوهای تابیده اهمیت بسیار زیادی دارد. تحقیقات زیادی در این زمینه انجام شده اما بسیاری از این تحقیقات برای استفاده در مراکز درمانی مناسب نیستند چراکه شار نوترونی تابیده به سر بیمار ترکیبی از چند طیف انرژی است که این امر باعث می شود دوزسنجی طیف کار بسیار پیچیده ای باشد که معموال همراه با تقریب است.
معموال از آب به جای بافت بدن استفاده می شود. اگر چه شباهت هایی بین این دو وجود دارد اما چون آب فاقد نیتروژن است ، واکنش بسیار مهم بین نوترون و نیتروژن در نظر گرفته نمی شود و این امر روی محاسبه انرژی آزاد شده تاثیر می گذارد. مورد مهم تر این است که عموما از مدل فانتوم سر اشنایدر بعنوان مرجع استفاده می شود و تغییرات ضخامت جمجه ناشی از سن را در نظر نمی گیرند.
در این تحقیق ما این دو مورد را به صورت ویژه مورد بررسی قرار داده ایم. با توجه به مقادیر مشخص شده توسط انجمن بین المللی یکاهای تابشی و اندازه گیری - ICRU - ، مواد تشکیل دهنده مغز و درصد وزنی هر کدام را در شبیه سازی در نظر گرفته ایم. همچنین ابعاد مغز، جمجمه و ضخامت پوست سر را نیز در شبیه سازی لحاظ کرده ایم. ابعاد جمجمه و مغز انسان را برای سه محدوده سنی یک ، پنج و پانزده سال در نظر گرفته و تاثیر ضخامت مغز را در دوز سنجی فانتوم سر نشان دادیم. برای شبیه سازی از کدشبیه سازی Geant4 استفاده شده است.
تئوری یا روش انجام محاسبات:
مدلسازی فانتوم سر:
برای شبیه سازی فانتوم سر انسان از یک بیضی گون بعنوان سر استفاده شد. این بیضی گون شامل سه قسمت است که مغز ، جمجمه و پوست انسان به صورت جداگانه تعریف شده و مواد هر قسمت با توجه به درصد وزنی در شبیه سازی در نظر گرفته می شود.[2] برای مغز انسان از رابطه ریاضی - 1 - استفاده کردیم که با توجه به سن فرد ابعاد مغز تغییر می کند.
