مدل‌سازی و اعتبارسنجی باریکه پروتون برای یک سیستم اسکن نقطه‌ای پروتون درمانی با استفاده از نرم‌افزار gate

در این مطالعه، ما از نرم افزار مبتنی بر روش مونت‌کارلو، gate، برای مدل سازی سیستم پروتون درمانی اسکن نقطه‌ای (نازل اختصاصی اسکن نقطه‌ای siemens iontris) نصب‌شده در مرکز پروتون و یون سنگین درمانی شانگ‌های  استفاده کردیم. در داخل نازل ، جدا از پنجره‌های ورودی و خروجی و دو محفظه یونی، پرتو از خلا عبور می کند  و به این صورت یک پرتو واگرا در خروجی نازل شکل می گیرد. ما توزیع‌های زاویه‌ای ، فضایی و انرژی فضای فاز پرتو را در خروجی نازل با یک توزیع گوسی کنترل می‌کنیم که توسط هشت پارامتر وابسته به انرژی کنترل می‌شود. پارامترها از پروفایل‌های اندازه گیری شده و توزیع دز - عمق مشخص شده‌اند. اعتبارسنجی مدل پرتو با مقایسه توزیع دز نسبی اندازه‌گیری شده توسط گروه‌های‌ دیگر و توزیع دز به‌دست‌آمده از شبیه‌سازی باgate ، با استفاده از مشخصات برنامه‌ریزی از دستگاه برای تعیین موقعیت و انرژی نقطه پرتو انجام شد. نتایج شبیه‌سازی مونت‌کارلو با اندازه‌گیری‌های منحنی دز عمق و طرح‌های گسترش قله براگ توافق خوبی را نشان داد. مقایسه مطلق اختلاف دز جذب‌شده بین مونت‌کارلو و اندازه‌گیری 1± درصد بود. در این کار، روشی برای انطباق مدل شبیه‌سازی مونت‌کارلو برای یک سیستم پرتو پروتون اسکن نقطه‌ای شرح داده شد. توافق خوب بین اندازه‌گیری‌ها توسط گروه‌های‌ دیگر و شبیه‌سازی این تحقیق نشان می‌دهد که مدل‌سازی مونت‌کارلو در این کار یک روش دقیق و معتبر است.

modeling and validation of proton beam for spot scanning system with gate software

in this study, we used the monte carlo-based software, gate, to model the spot scanning proton therapy system (siemens iontris spot scanning dedicated nozzle) installed at the shanghai proton and heavy ion facility. within the nozzle, apart from entrance and exit windows and the two ion chambers, the beam traverses through the vacuum, allowing for a convergent beam downstream of the nozzle exit. we model the angular, spatial, and energy distributions of the beam phase space at the nozzle exit with single gaussians, controlled by eight energy-dependent parameters. the parameters were determined from measured profiles and depth dose distributions. verification of the beam model was done by comparing measured data and gate acquired relative dose distributions, using plan specific log files from the machine to specify beam spot positions and energy. the mc simulations showed good agreement with measurements for the depth-dose curve and sobp plans. the absolute comparison of the absorbed dose difference between the mc and the measurement was ±1%. this work describes a method for adapting a mc simulation model for a spot scanning proton delivery system. the excellent agreement between the measurements and simulations shows that the mc modeling in this work is a precise and reputable method.