محاسبه دز جذبی ناشی از نوترون‌های ثانویه در روش اسکن نقطه‌ای پروتون‌درمانی با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌ساز gate

در طول فرآیند پروتون‌درمانی، در اثر برهم‌کنش‌های هسته‌ای پروتون با مواد موجود در خط انتقال پرتو، نوترون‌های ثانویه تولید می‌شوند. در این مطالعه با استفاده از شبیه‌سازی مونت‌کارلو، دز جذبی ناشی از نوترون‌های ثانویه تولید شده در یک فانتوم rw3 تخمین زده و با مقادیر اندازه‌گیری شده مقایسه شده است. برای این منظور، دز ایجاد شده توسط نوترون‌های تولیدی از برخورد پرتوهای پروتونی با انرژی 100، 150، 200 و 220 مگا الکترون‌ولت با فانتوم، توسط آشکارسازهای کره بونر و شمارگر تناسبی معادل بافت برای موقعیت‌های مختلف در اطراف فانتوم، به‌عنوان تابعی از انرژی، طول ناحیه گسترش قله براگ و ابعاد میدان درمانی بررسی شد. با افزایش انرژی پرتوهای پروتونی از 100 تا 220 مگا الکترون‌ولت، دز ناشی از نوترون‌های تولیدی بسته به موقعیت آشکارساز در اطراف فانتوم تا 50 برابر افزایش مشاهده شد. تاثیر افزایش ابعاد میدان از 2 در 2 به 20 در 20 سانتی‌مترمربع باعث افزایش مقدار دز تا مرتبه 40 برابر برای یک انرژی خاص شد. هم‌چنین با افزایش طول ناحیه گسترش قله براگ تا 5 سانتی‌متر، یک افزایش شدید در مقدار دز مشاهده شد. بعد از 5 سانتی‌متر، روند افزایشی متوقف ‌شده و مقدار دز ناشی از نوترون‌های ثانویه از افزایش طول ناحیه گسترش قله براگ تاثیر نگرفت.

Calculation of secondary neutron absorbed dose in spot scanning proton therapy method using GATE simulator

During the proton therapy process, secondary neutrons are produced by the nuclear interactions of protons with the materials in the beam transmission line. In this study, the dose due to the secondary neutrons produced in an RW3 phantom was estimated using Monte Carlo simulation and was compared with the measured values. To do this, the neutron dose due to the collision of proton beams with energies of 100, 150, 200 and 220 MeV with the phantom, was investigated by Bonner sphere detectors and a tissueequivalent proportional counter for different positions around the phantom vs. proton energy, length spreadout Bragg peak and the dimensions of the treatment field. With increasing energy from 100 to 220 MeV, depending on the position of the detector around the phantom, the dose due to neutron was increased up to 40 times. The effect of increasing the field dimensions from 2 ×2 to 20 ×20 cm leads to increase the induced dose up to 40 times for a specific energy. Also, with increasing the length of the spreadout Bragg peak up to 5 cm, a sharp increase in the dose was observed; after 5 cm, the increasing trend stopped and the dose amount did not affect the increase in the length of the Bragg peak spread area.