ارزیابی دز جذبی ذرات پروتون و نوترون در تومور و بافت سالم کبد در پروتون درمانی با روش مونت کارلو ‏

یکی از بهترین روش‌های درمان سرطان کبد پروتون درمانی است. در این تحقیق اجزای اصلی دستگاه پروتون درمانی با سیستم پراکندگی منفعل شامل چرخ تعدیل برد، پراکنده ‌ساز شکل یافته و موازی سازها شبیه ‌سازی شده‌ است. سپس با شبیه سازی پروتون درمانی تومور کبد، مقدار دز جذبی پروتون در بافت سالم کبد و تومورها به‌ دست آمده ‌است. همچنین دز جذبی ناشی از نوترون ثانویه که خطر ابتلا به سرطان های ثانویه را افزایش می دهد، محاسبه شد. به این منظور، با استفاده از روش شبیه ‌سازی مونت کارلو و کد mcnpx، فانتوم mird در مقابل خروجی دستگاه پروتون درمانی قرارگرفت و دز جذبی بافت سالم و سرطانی کبد محاسبه شد. در شبیه سازی برای درمان تومور در عمق 11 سانتی‌ متر و با انرژی چشمۀ 200 مگا الکترون ولت، مقدار دز جذبی پروتون در ناحیۀ توموری gy/particle 10^-12×3/32 به‌ دست آمده ‌است،که حدود 7/26 برابر دز پروتون جذب شده در بافت سالم کبد است. این نسبت نشان می دهد که تومور دز بالایی جذب می‌کند در حالی که بافت سالم کمترین دز را دریافت می‌کند. در ادامه، روند مشابهی جهت اندازه‌گیری دز جذبی، برای توموری در عمق6 سانتی ‌متر از سطح کبد و با انرژی چشمۀ 180 مگا الکترون ولت انجام شد. طبق نتایج، دز جذب شده ناشی از پروتون در تومور با عمق 6 سانتی ‌متر 1.94 × 10^-12 gy/particle محاسبه شد که 9 برابر دز جذب شده در بافت سالم کبد است. همچنین بیشترین دز نوترون جذب شده در بافت سالم کبد از مرتبۀ sv 10^-14 است که در مقابل اثرات درمانی پروتون درمانی، قابل صرف‌نظر کردن است.

Absorbed dose assessment due to proton and neutron particles in tumoral and healthy tissues of liver in proton-therapy using Monte Carlo method

Proton therapy is one of the best methods of treatment for liver cancer. In this research, the main parts of proton therapy system, with passive scattering nozzle, including rangemodulating wheel, energycompensated contoured scatterer and collimators were simulated. Then the proton absorbed dose in healthy and tumoral tissues was calculated by simulating the proton therapy of liver tumors. Furthermore the secondary neutron dose, that increases the risk of secondary cancers, was calculated. For this purpose, the neutron equivalent absorbed dose in tumor and healthy tissues were calculated. Furthermore, the MIRD phantom was located in front of the output of the proton therapy system. By simulating the proton therapy for tumor in depth of 11 cm in the liver with mean source energy of 200 MeV, the absorbed dose of proton in tumor estimated as 3.32 × 1012 Gy/particle that is 7.26 times more than proton dose in healthy parts of liver. This ratio showed that tumor absorbs the maximum dose, while the healthy tissue absorbs the minimum dose. In the next step, the same procedure was done with mean source energy of 180 MeV for tumor in depth of 6 Cm. According to the results, the proton absorbed dose in tumor was 1.94 × 1012 Gy/particle that is 9 times more than proton absorbed dose in healthy tissue. Also the maximum neutron equivalent absorbed dose in healthy tissue is of the order of 1014 Sv that can be ignorable in comparison with proton treatment effects of proton therapy.