نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه فیزیک، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی: 4697-19395، تهران ـ ایران
2 گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی فیزیک پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی ایران، کدپستی: 6183-14155، تهران ـ ایران
چکیده
در درمان تومورها به روش پروتون‌تراپی، باریکه‌ی پرتوی خروجی از سینکروترون یک پرتوی تک‌انرژی است که پس از ورود به بافت هدف، قسمت زیادی از انرژی خود را به یک نقطه انتقال می‌دهد. برای درگیر کردن کل بافت تومور، دو رهیافت وجود دارد که یکی از آن‌ها، که در این پژوهش به آن پرداخته شده است، روش پراکندگی غیرفعال است. در این روش پرتوی پروتون برای پوشش دادن کل حجم تومور باید از یک پراکننده‌ی دوار به نام چرخ تعدیل‌گر برد عبور کند. این پراکننده در هر دور چرخش خود ضخامت‌های متفاوتی از ماده را بر سر راه پرتو پروتون قرار می‌دهد و در نتیجه پرتوی تک‌انرژی را به یک طیف انرژی با انرژی کم‌تر، که در عمق کم‌تری از بافت جذب می‌شود، تبدیل می‌نماید. هدف این روش دست‌یابی به یک منحنی جذب انرژی است که در ناحیه‌ی تومور دارای بیشینه مسطح باشد و پس از عبور از این ناحیه به سرعت به صفر برسد. بررسی تأثیر مواد و تغییرات هندسی اجزای پراکننده در مسیر پرتوی پروتون موضوع قابل توجهی است که بر شکل منحنی جذب مؤثر است. در این پژوهش با استفاده از ابزار Geant4، که براساس روش مونت کارلو کار می‌کند، این سیستم پراکننده شبیه‌سازی شده است. محاسبه‌ی مشخصات هندسی چرخ تعدیل‌گر برد به طوریکه به منحنی جذب مسطح در محدوده‌ی تومور منجر شود، موضوعی است که به روش‌های مختلف به آن پرداخته شده است. در این پژوهش با نوشتن یک برنامه‌ی پایتون با الگوریتم اصلاحی، یک منحنی مسطح قابل قبول حاصل شده است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
An iterating method to investigate the geometry of range modulation wheel in passive proton therapy
نویسندگان [English]
- Z. Tabatabaeian 1
- M. Sadeghi 2
1 Department of Physics, Payame Noor University, P.O.Box: 19395-4697, Tehran - Iran
2 Medical Physics Department, School of Medicine, Iran University of Medical Sciences, Postalcode: 14155-6183, Tehran - Iran
چکیده [English]
In the treatment of the tumors using proton therapy, the synchrotron emits a monoenergetic beam that transports most of its energy in a special position after entering the target. There are two approaches to invading the entire tumor tissue. One of these methods, which the present work deals with, is known as passive scattering. The proton beam should be passed through a rotating scatterer, called modulation wheel, to cover the total volume of the tumor. This scattering device, in its turning, places different thicknesses of materials on the path of the proton and converts this monoenergetic beam to a spectrum with lower energy. This beam is absorbed in the lower depth of the tissue. The goal of this approach is to achieve an energy absorption curve with a maximum flat area in the tumor volume and a fast reduction to zero after passing through the tumor. Investigating the effect of materials and the geometric changes of the dispersive components in the path of the proton beam is a significant issue affecting the shape of the absorption curve. Using the Geant4 toolkit which is based on the Monte Carlo method, this dispersive system was simulated. The calculation of the geometric characteristics of the range modulator wheel, which leads to a flattened absorption curve in the tumor area, has been studied in the literature. In the present work, a Python program with an iterative algorithm has been written to design an acceptable plane curve.
کلیدواژه‌ها [English]
- Simulation
- Monte Carlo
- Geant4
- Proton therapy
- Range modulation wheel
)