بررسی اثر نانوذرات طلا و تزریق بورن در درمان پروتون‌تراپی سرطان سینه با کد gate7/geant4

پس از جراحی، پرتودرمانی رایج‌ترین و موفق‌ترین روش درمانی مورد استفاده است که نقش مهمی در درمان سرطان دارد. در پروتون‌درمانی، باریکه پروتون به تومور تابانده می‌شوند. برای افزایش کارایی درمان تومورهای سینه، نانوذرات طلا gnp) ) و محلول بورن‌کپتات‌سدیم(bsh) حاوی بورن11 را می‌توان به‌طور جداگانه به تومور تزریق کرد و سپس آن را تحت تابش پرتوی پروتونی قرار داد. در این تحقیق به‌کمک شبیه‌سازی geant4/gate7 با تایید افزایش دز رسیده به بافت تومور سینه در پروتون‌درمانی از طریق دو مرحله مجزا مطالعه انجام داده شد، به‌طوری که در مرحله اول به‌منظور به‌حداکثر رساندن دز به‌جا گذاشته پروتون در تومور، از تزریق بورن‌کپتات‌سدیم (bsh) حاوی بورن 11 در حضور تابش باریکه پروتونی استفاده شد و در مرحله دوم نسبت به مرحله قبل تزریق نانوذرات طلا به‌جای تزریق بورن با همان مقدار تزریق قبل، در کنار تابش باریکه پروتونی به فانتوم شبیه‌سازی شده تومور مورد بررسی قرار گرفت. هم‌چنین، براساس تزریق غلظت‌های مختلف محلول بورن کپتات سدیم حاوی بورن11 به فانتوم‌ سینه، با استفاده از کد مونت‌کارلوی geant4/gate7، تعداد ذرات آلفای گسیلی ناشی از واکنش ‌ 11(p,α)be 8 برآورد شد. در اثر انجام واکنش بهمنی آلفا - پروتون آلفا میزان ذرات آلفای تولیدی در اثر واکنش p+o 16→α+n 13 بیش از ذرات آلفای تولیدی ناشی از واکنش11+p→3α+8.7 mev به‌دست آمد. یافته‌های شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که محل قله براگ در داخل تومور با افزایش انرژی به اعماق بالاتر تغییر می‌کند. هم‌چنین با تزریق نانوذرات طلا در مقادیر مختلف 25، 50 و 75 میلی‌گرم در میلی‌لیتر با تابش همزمان پرتوی پروتونی، میزان دز جذبی تا 75/1 درصد نسبت به حالت دز جذبی ناشی از تزریق محلول بورن‌کپتات‌سدیم حاوی بورن11 با همان مقادیرافزایش می‌یابد. به‌عبارت دیگر نتایج این مطالعه، توانایی نانوذرات طلا در افزایش اثربخشی درمان با افزایش دز جذبی در تومورهای سینه با استفاده از پروتون‌درمانی را تایید می‌کند.

Evaluation of the effect of gold nanoparticles and boron injection in the treatment of breast cancer proton therapy with the code Gate7 / Geant4

Radiation therapy, the most common and successful treatment used after surgery, plays an important role in the treatment of cancer. In proton therapy, the tumor is irradiated by proton beam. To increase the treatment efficacy of breast tumors, gold nanoparticles (GNP) and boronsodium boron (BSH) solution containing boron11 can be injected separately into the tumor and then irradiated with proton beam. In this study, using Geant4 / Gate7 simulation, confirming the increase in the dose reached the breast tumor tissue in proton therapy was performed through two separate stages, so that in the first stage, in order to maximize the received dose by protons in the tumor, injection of sodium boron captate (BSH) containing boron11 was used in the presence of proton beam irradiation. Also, based on the injection of different concentrations of sodium boron captate solution containing boron11 into the breast phantom, using the Monte Carlo code Geant4 / Gate7, the number of emitted alpha particles caused by the reaction 11Bp, alpha; 8Be estimated. As a result of alphaprotonalpha avalanche reaction, the amount of alpha particles produced by p+ 16O rarr; alpha;+ 13N more than the alpha particles produced by the reaction produced due to the 11B+p rarr;3 alpha;+8.7MeV . The findings of the simulations show that the location of the Bragg peak inside the tumor changes with increasing energy to higher depths. Also, by injecting gold nanoparticles in different amounts of 25, 50 and 75 mg / ml with simultaneous irradiation of proton beam, the absorbed dose is up to 1.75% compared to the absorbed dose due to the injection of sodium boron captate solution containing boron11 with the same values increase. In other words, the results of this study confirm the ability of gold nanoparticles to increase the effectiveness of treatment by increasing the absorption dose in breast tumors using proton therapy.