بخشی از مقاله
چکیده
درمان تومور های سر بهدلیل حساسیت اندام های مغز بسیار حساس و حیاتی هستند. پروتون درمانی یک روش مناسب برای درمان این تومورهاست زیرا دارای بیشترین بازده و کمترین آسیب به بافت سالم است. در این تحقیق اجزای اصلی سیستم پروتون درمانی اکتیو مانند مگنتیک ووبلر، پراکنده ساز و ریج فیلتر برای فانتوم MIRD سر که یک تومور به شعاع 3 سانتی متر در آن جای دارد با استفاده از روش مونت کارلو و کد محاسباتی MCNPX شبیه سازی شده است و دز در نواحی و بافت های مختلف در بازه انرژی های درمانی تومور مغزی بدست آمده است.
نتایج حاصل حاکی از این است که در میان ذرات ثانویه دز حاصل از نوترون ها دارای بیشترین مقدار حدود 0/1 برابر دز پروتون ها است. دز حاصل از الکترون ها و فوتون ها اگرچه بسیار کم است اما برای بافت های حساس بدن قابل چشم پوشی نیست و باید در طرح درمان در نظر گرفته شود. همچنین نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش انرژی میزان دز ناخواسته دریافتی بافت سالم کاهش می یابد.
مقدمه
این ذرات دز ناخواسته ای به بافت سالم اطراف تومور اعمال می کنند.[1] بسیاری از تیم های پژوهشی تمرکز تحقیقشان بر روی محاسبه دز پروتون و نوترون بوده است برای مثال توکل و همکارانش به بررسی میزان دز حاصل از نوترون های ثانویه حین درمان ملانومای چشمی پرداخته اند.[2] ژنگ و همکارانش نیز به بررسی نوترونهای ثانویه حاصل از پروتوندرمانی منفعل با روش مونت کارلو پرداختهاند.[3]
فاراح و همکارانش نیز به محاسبه میزان دز نوترون درحین پروتوندرمانی تومور ملانومای چشمی و تومور درون جمجمهای با استفاده از کد MCNPX پرداختهاند.[4] در این پژوهش با توجه به اینکه احتمال برهم کنشهای - p,n - ، - p,p - ، - - p,e زمانیکه پروتونهای پر انرژی از بافت بدن عبور می کنند زیاد است، به بررسی توزیع دز حاصل از ذرات ثانویه مانند فوتون، الکترون و نوترون برای بافتهای مختلف پرداخته شده است.
مواد و روش ها
در این تحقیق با استفاده از کد محاسباتی MCNPX به شبیه سازی اجزای مهم سر نازل در پروتون درمانی اکتیو مطابق با مرجع 5 پرداخته ایم. برای این منظور باریکه پروتون پس از عبور از شتاب دهنده از میدان مغناطیسی ووبلر عبور می کند و باریکه به شکل مخروط درمی آید مسیر باریکه از حل رابطه 1 قابل محاسبه است. برای مثال برای میدان مغناطسی سینوسی 0/18 و 0/21 تسلا باریکه، چشمه ی پروتون های 190 MeV را به شکل مخروطی با زاویه مخروطی 34 mrad در می آورند.
پس از آن باریکه از یک پراکنده ساز بصورت یک ورقه فلزی از جنس مس به ضخامت 0/245cm و جبران کننده برد از جنس آب عبور می کند. ضخامت جبران کننده برد برای انرژی های 150، 160 و 190 مگا الکترون ولت به ترتیب برابر7/8، 9/1 و 11/8 سانتی متر با روش آزمون و خطا محاسبه شده است. برای اینکه به یک تومور به شعاع 3 cm دز یکنواختی برسد میبایست پهنای قله براگ 6 cm باشد. برای بهوجود آمدن یک SOBP با پهنای 6 cm پروتونها از ریج فیلتر که از مواد باعدد اتمی پایین مانند آلومینیوم ساخته شده است عبور می کنند.
نحوه دزیمتری با MCNPX
دز اولیه یا دز پروتونها در یکای گری با استفاده از تالی F6، MCNPX حساب شده است.
نتایج
نمودار شکل 2 نتایج حاصل از این شبیه سازی و شبیه سازی انجام شده در مقاله مرجع را نشان میدهد. نتایج مطابقت خوبی با مقادیر مرجع داشته و اختلاف نسبی حدود % 9- 5 می باشد. نتایج حاکی از آن است که در ناحیه براگ به پهنای 6 cm که در عمق 16 تا 22cm قرار گرفته است دزی برابر-13 Gy/Source Particles - 8/45 0/28 - E به فانتوم رسیده است و پس از آن دز به سرعت به صفر رسیده است.
جانبی دز جهت نمایش تطبیق دز بر حجم تومور ارائه شده است. همانطور که در شکل 3 مشخص است دز حاصل از پروتونها به خوبی ناحیه تومورال را تحت پوشش قرار داده و مقدار دز، بعد از این ناحیه به سرعت، صفر شده است. دارد و در کل ناحیه فانتوم بهطور پیوسته پخش شده است. البته میزان دز نوترونها پس از عمق 22 cm کاهش سریعتری دارد.
با توجه به نتایج جدولهای 1 و 2 دز ناشی از پروتون برای هر دو انرژی در تومور بیشینه است و برای مثال دز پروتون در تومور 10 برابر دز پروتون در کل مغز است. اما دز ناشی از نوترون در تومور و مغز از یک مرتبه است و اختلاف جزئی دارد و دلیل آن پخش بودن دز نوترون در کل بافت سر است - شکل . - 4 دز ناشی از الکترون ها و فوتون ها نیز در تومور و سایر بافتها اختلاف شایانی ندارد. نکته جالب توجه این است که میزان دز ذرات ثانویه با افزایش انرژی پروتونها کاهش پیدا میکند. این موضوع بهدلیل بالا بودن سطح مقطعهای برهمکنشهای مورد بررسی در این تحقیق است.
