کربن‌تراپی تومورهای مغزی و اثر عناصر تشکیل‌دهنده‌ فانتوم بر محاسبات دز با استفاده از شبیه‌سازی مونت‌کارلو

به دلیل ویژگی های منحصر به فردی که از لحاظ مکان تخلیه دز برای کربن ها وجود دارد، این مطالعه به بررسی کربن تراپی تومورهای مغزی با استفاده از ابزار 4geant پرداخته است. برای دیدن اثر ماده فانتوم در محاسبات دزیمتری، سه فانتوم متشکل از بافت مغز، بافت نرم و آب در نظر گرفته شد. تومور کروی شکل در مرکز مغز درنظر گرفته شده و قله براگ در مرکز تومور به دست آمد. تفاوت مکان تخلیه دز برای هر سه فانتوم متفاوت درنظر گرفته شده است به طوری که این تفاوت برای فانتوم مغز و بافت نرم حدود mm 3 و برای بافت نرم و آب حدود mm 4 است. توزیع دز عمقی ذرات ثانویه نشان می دهد که فوتون ها بخش اعظم انرژی خود را نزدیک به سطح تخلیه می کنند، در حالی که برای ذرات آلفا و پروتون در عمق فانتوم و در قله براگ رخ می دهد. هم چنین دز تخلیه شده در تومور، بیش از صد برابر دز تخلیه شده در بافت سالم مغز و ده هزار برابر بیش تر از اندام هایی مانند غده های تیموس و تیروئید است. نتایج این پژوهش تایید می کند در طراحی درمان باید بیش ترین تلاش برای استفاده از فانتوم های واقعی تر صورت پذیرد.

Carbon therapy of brain tumors and the effect of phantom compositions on dose calculations using Monte Carlo simulations

Due to the unique properties of carbons in depthdose deposition, this study investigated the carbon therapy of brain tumors using the Geant4 toolkit. To see the effect of phantom material on the dose calculations, three phantoms consisting of realistic brain tissue, soft tissue, and water were considered. The spherical tumor was considered at the center of the brain and the Bragg peak was calculated at the center of the tumor. The dose deposition in depth was different for all three phantoms, so that this difference is about 3 mm for the Bragg peak in the brain phantom and soft tissue phantom, and about 4 mm for the Bragg peak in the soft tissue and water. The depth dose distribution of the secondary particles indicates that the photons deposit most of their dose close to the surface, while for alpha and protons it depends on the Bragg peak depth. Also, the deposited dose in the tumor is more than one hundred times larger than the deposited dose in the brain healthy tissue, and ten thousand times higher than the organs such as the thymus gland and thyroid. The results of this investigation confirmed that more effort should be made to use more realistic phantoms in treatment design.