نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو/ دانشگاه صنعتی شریف

2 مدیر گروه مهندسی هسته ای- دانشکده مهندسی انرژی- دانشگاه صنعتی شریف

3 رییس دانشکده مهندسی انرژی

10.24200/nst.2021.822.1560

چکیده

در این مطالعه، ما از نرم‌افزار مبتنی بر روش مونت کارلو، GATE، برای مدل‌سازی سیستم پروتون درمانی اسکن نقطه ای (نازل اختصاصی اسکن نقطه ای SIEMENS IONTRIS) نصب شده در مرکز پروتون و یون سنگین درمانی شانگهای استفاده کردیم. در داخل نازل ، جدا از پنجره های ورودی و خروجی و دو محفظه یونی ، پرتو از خلا عبور می‌کند و به این صورت یک پرتو واگرا در خروجی نازل شکل می‌گیرد. ما توزیع های زاویه ای ، فضایی و انرژی فضای فاز پرتو را در خروجی نازل با یک توزیع گوسی کنترل می کنیم که توسط هشت پارامتر وابسته به انرژی کنترل می شود. پارامترها از پروفایل ‌های اندازه‌گیری شده و توزیع دز_عمق مشخص شده اند. اعتبارسنجی مدل پرتو با مقایسه توزیع دز نسبی اندازه گیری شده توسط گروه‌های‌ دیگر و توزیع دز بدست آمده از شبیه سازی باGATE ، با استفاده از مشخصات برنامه ریزی از دستگاه برای تعیین موقعیت و انرژی نقطه پرتو انجام شد. نتایج شبیه سازی مونت کارلو با اندازه گیری‌های منحنی دز عمق و طرح های گسترش قله براگ توافق خوبی را نشان داد. مقایسه مطلق اختلاف دز جذب شده بین مونت کارلو و اندازه گیری 1 ± درصد بود. در این کار، روشی برای انطباق مدل شبیه سازی مونت کارلو برای یک سیستم پرتو پروتون اسکن نقطه ای شرح داده شد. توافق خوب بین اندازه گیری ها توسط گروه‌های‌ دیگر و شبیه سازی این تحقیق نشان می دهد که مدل سازی مونت کارلو در این کار یک روش دقیق و معتبر است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Modelling and validation of proton beam for spot scanning system with GATE software

نویسندگان [English]

  • Ali Asadi 1
  • Seyed Abolfazl Hosseini 2
  • Naser Vosoughi 3

1 department of energy engineering

2 director of the energy engineering group, sharif university to technology

3 Chair, Dept. of Energy Engineering, SHARIF Univ. of Technology

چکیده [English]

In this study, we used the Monte Carlo based software, GATE, to model the spot scanning proton therapy system (SIEMENS IONTRIS spot scanning dedicated nozzle) installed at the Shanghai Proton and Heavy Ion facility. Within the nozzle, apart from entrance and exit windows and the two ion chambers, the beam traverses through the vacuum, allowing for a beam that is convergent downstream of the nozzle exit. We model the angular, spatial and energy distributions of the beam phase space at the nozzle exit with single Gaussians, controlled by eight energy dependent parameters. The parameters were determined from measured profiles and depth dose distributions. Verification of the beam model was done by comparing measured data and GATE acquired relative dose distributions, using plan specific log files from the machine to specify beam spot positions and energy. The results of MC simulations showed good agreement with measurements for the depth-dose curve and SOBP plans. The absolute comparison of the absorbed dose difference between the MC and the measurement was ±1%. In This work, a method for adapting a MC simulation model for a spot scanning proton delivery system were described. The good agreement between the measurements and simulations shows that the MC modeling in this work is a precise and reputable method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Proton therapy
  • Monte Carlo
  • Spot Scanning
  • GATE