نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک، دانشگاه یزد

2 بخش رادیوشیمی، مرکز تحقیقات اتمی بابا، بمبئی، هند

چکیده

نتایج تجربی نشان داده است که افزودن بور به بافت تومور در طول پروتون‌درمانی، مرگ و میر سلول‌های سرطانی را افزایش می‌دهد. در این مقاله با شبیه‌سازی فانتوم میرد ((MIRD و طراحی یک تعدیل‌کننده برد، چگونگی تشکیل قلۀ براگ پهن‌شده در پروتون‌درمانی تومور واقع در کبد، مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه‌سازی‌ها با استفاده از ابزار مونت‌کارلوی GEANT4 انجام شده است. همچنین دز جذبی اندام‌های مختلف نزدیک کبد نیز از طریق شبیه‌سازی تعیین شده است. به منظور بررسی تأثیر بور بر پروتون-درمانی کبد، تومور آغشته به درصدهای مختلف بور شبیه‌سازی شده و تأثیر انرژی آزاد شده در تومور در نتیجۀ ذرات آلفا، پروتون‌ها و ترکیبات آنها مورد بررسی قرار گرفته است. دز جذب شده در تومور در انرژی‌های مختلف پروتون و با درصدهای بور متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که دز جذب شده در تومور با افزودن بور افزایش می‌یابد، اما با افزایش انرژی از حد معینی (~80 MeV) و غلظت بور بیش از 60 درصد، کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation of the effect of different concentrations of boron on proton therapy of the liver using GEANT4 Monte Carlo toolkit

نویسندگان [English]

  • Mansoureh Tatari 1
  • Zahra Hashemi 1
  • Haladhara Naik 2

1 Physics Department, Faculty of Science, Yazd University, Yazd 89195-741, Iran

2 Radiochemistry Division, Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai 400085, India

چکیده [English]

Experimental results have shown that dadding boron to tumor tissue during proton therapy increases the mortality of cancer cells. This work has investigated how to form a spread-out Bragg peak in the proton therapy of a liver-located tumor by simulating the MIRD phantom and designing a range modulator. The simulations were carried out using a GEANT4 Monte Carlo toolkit. Also, the absorbed dose of the different organs near the liver was determined via simulations. To study the effect of boron on liver proton therapy, a tumor impregnated with different percentages of boron was simulated and the effect of energy released in the tumor as a result of alpha particles, protons and their combinations was investigated. The absorbed dose in the tumor at different proton energies and with varying percentages of boron was investigated. It was found that the absorbed dose in the tumor increases by adding boron, however; it decreases by increasing the energy from a certain limit (~80 MeV) of more than 60% boron.

کلیدواژه‌ها [English]

  • proton therapy of liver
  • Bragg peak
  • boron
  • alpha particles
  • GEANT4 toolkit
  1. T Pawlicki, D Scanderbeg, and G Starkschall, “Hendee’s Radiation Therapy Physics”, Wiley (2016).
  2. P Mayles, A Nahum, and J Rosenwald, “Hand book of radiotherapy physics” Taylor & Francis (2007).
  3. S B Jia, et al., Rep. pract. Oncol. Radiot. 19 (2014) 376.
  4. T Bortfeld, Physi. 24 (1997) 2024.
  5. Z Hashemi, M Tatari, and H Naik, pract. Oncol. Radiot. 25 (2020) 927.
  6. F Fracchiolla, et al., Radiot. Oncol. 154 (2021) 137.
  7. E B Villarroel, X Geetsa, and E Sterpina, Imag. Radiat. Oncol. 15 (2020) 30.
  8. S Mangan and M Leech, Innov. Patient. Support. Radiat. Oncol. 11 (2019) 1.
  9. N Fukumitsu, et al., Radiot. Oncol. 117 (2015) 322.
  10. R Yeung, et al., Pract. Radiat. Oncol. 8 (2018)
  11. G A P Cirrone, et al., Scient. Rep. 8 (2018) 1.
  12. H W Becker, C Rolfs, and H P Trautvetter, Nucl. 327 (1987) 341.
  13. G A P Cirrone, et al., Med. Phys. 3 (2018) 147.
  14. F A Geser and M Valente, Radiat. Isotop. 151 (2019) 96.
  15. D K Yoon, J Y Jung, and T S Suh, Phys. Lett. 105 (2014) 223507.
  16. A J Koning, et al., Nucl. Data Sheets (2021).
  17. T A Chiniforoush, et al., Appl. Radiat. Isotop. 170 (2021) 109596.
  18. D Mazzucconi, et al., Phys. Med. 89 (2021) 226.
  19. S B Jia, et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A: Accel. Spectrom. Detect. Assoc. Equip. 806 (2016) 101.
  20. J Valentin, ICRP Rport 89 (2002)
  21. Geant4: A Simulation Toolkit, Physics Reference Manual for Geant4. CERN (2015).
  22. H J Meyer, U Titt, and R Mohan, Phys. (2022) 579.
  23. Z Ahmadi Ganjeh and M Eslami-Kalantari, Instrum. Methods Phys. Res. A: Accel. Spectrom. Detect. Assoc. Equip. 977 (2020) 164340.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی