محاسبه خطر سرطان ثانویه در درمان سرطان پروستات به روش پروتون درمانی با استفاده از شبیه‌سازی مونت کارلو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک، دانشگاه پیام نور ، مشهد، خراسان رضوی، ایران.

2 اصفهان - خیابان هزارجریب- دانشگاه اصفهان- دانشکده مهندسی- گروه مهندسی پزشکی

3 دانشکده فیزیک، دانشگاه پیام نور ، مشهد، خراسان رضوی، ایران

4 گروه فیزیک، دانشگاه بجنورد، بجنورد، خراسان شمالی، ایران

10.22052/rsm.2025.257556.1149

چکیده

سرطان پروستات دومین سرطان شایع برای مردان در جهان است. پروتون درمانی یکی از روش‌های موثر در درمان سرطان پروستات است. در این تحقیق با استفاده از کد شبیه سازی MCNPX و با استفاده از فانتوم مرجع مرد بزرگسال ICRP110 ، ریسک سرطان ثانویه با روش پروتون درمانی مورد مطالعه قرارگرفت. در این مطالعه از یک خط باریکه فعال مبتنی بر شتابدهنده سنکروترونی که در آن انرژی باریکه پروتون بطور دینامیکی تغییر داده‌می‌شود، استفاده گردید. سپس با توجه به محاسبات انجام شده در این تحقیق، جهت مناسب تابش پرتو به دست آمد. با استفاده از شبیه‌سازی مونت کارلو ومحاسبات ریاضی در نرم افزار متلب، گستره مناسب انرژی برای ایجاد توزیع دز یکنواخت در حجم تومور محاسبه شد. سپس با استفاده از کد شبیه‌سازی مونت کارلو میزان انرژی و دز جذب شده با استفاده از تالی F6 در تومور، پروستات و بافت‌های سالم و حساس به ازای یک گری دز درمانی پروتون در مرکز قله براگ SOBP محاسبه شد. سپس دز معادل موثر پروتون، دز معادل موثرنوترون و دز معادل موثر فوتون‌های ثانویه در بافت‌های مختلف محاسبه گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که دز معادل موثر با دور شدن از مرکز تومور کاهش می‌یابد. همچنین دز ثانویه رسیده به بافت‌های مختلف و ریسک سرطان ثانویه به ازای یک گری دز درمانی نیز محاسبه شد. بررسی‌ها نشان داد که ریسک سرطان ثانویه بافت‌های دور از پروستات مانند تیروئید، ریه و مغز 9-^10و برای بافت‌های نزدیک به تومور مانند مثانه و بیضه به‌ترتیب حدود 5-^10و 6-^10 و برای پروستات 4-^10 به‌دست‌آمد.

عنوان مقاله [English]

Assessment of secondary cancer risk in proton therapy of Prostate Cancer by Monte Carlo Method

نویسندگان [English]

  • Azam SanaeiNamaghi 1
  • Alireza Karimian 2
  • Saeed Mohammadi 3
  • SeyedBijan Jia 4
1 Department of Physics, Payame Noor University of Mashhad, Iran
2 Department of Biomedical Engineering- University of Isfahan- Isfahan- Iran
3 Department of Physics, Payame Noor University of Mashhad, Iran
4 Department of Physics, University of Bojnord, Bojnord, Iran
چکیده [English]

Prostate cancer is the second most common cancer in men in the world. Proton therapy is one of the effective methods in the treatment of prostate cancer. In this study, using the MCNPX simulation code and using the ICRP110 adult male reference phantom, the risk of secondary cancer with proton therapy was studied. In this study, an active beamline based on a synchrotron accelerator in which the proton beam energy is dynamically changed was considered. Then, according to the calculations performed in this study, the appropriate direction of radiation was obtained. Using Monte Carlo simulation and mathematical calculations in MATLAB, the appropriate energy range was calculated to create a uniform dose distribution inside the tumor. Then, by using MCNPX code, the amount of energy and absorbed dose was calculated using Tally F6 in the tumor, prostate, and healthy and sensitive tissues per one Gy proton therapy dose at the center of the SOBP Bragg peak. Then, the proton equivalent dose, neutron equivalent dose, and secondary photon equivalent dose in different tissues were calculated.
Calculations showed that the equivalent dose decreases with distance from the tumor center.The secondary dose reached in different tissues and the risk of secondary cancer per one1 Gy therapeutic dose were also calculated. Studies showed that the risk of secondary cancer in tissues distant from the prostate such as the thyroid, lung and brain10^-9 and for tissues close to the tumor such as the bladder and testicles was about10^-5 , 10^-6 and 10^-4 for the prostate.