انجمن حفاظت در برابر اشعه ایران مجله سنجش و ایمنی پرتو 23225971 15 2 2026 08 23 Microdosimetric Analysis of DNA Double-Strand Breaks in an Iridium-192 Brachytherapy Field Using Geant4-DNA Simulations تحلیل میکرودوزیمتری شکست دو‌رشته‌ای DNA در میدان براکی‌تراپی ایریدیوم-۱۹۲ با استفاده از شبیه‌سازی Geant4-DNA 89 100 115756 10.22052/rsm.2026.258125.1160 FA فاطمه موجی گروه فیزیک، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران 0000-0001-7261-5678 لادن رضائی گروه فیزیک، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران 0000-0003-0260-5276 هادی خواجه آزاد گروه فیزیک، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران 0000-0003-1569-6816 Journal Article 2025 12 13 In this study, Monte Carlo simulations based on the Geant4-DNA code were employed to investigate the microdosimetric characteristics of an Iridium-192 brachytherapy source at a distance of 1 cm. The realistic photon spectrum was extracted according to the TG-186 model and used as input for the simulations. Photon interactions and secondary electron spectra in liquid water were simulated using the G4EmDNAPhysics_option2 physics model. Microdosimetric quantities, including dose-mean lineal energy (y ̅_D) and frequency-mean lineal energy (y ̅_F), were calculated for spherical targets with diameters ranging from 2 to 40 nm. The DNA double-strand break yield (Y_DSB) was determined using an energy-threshold model based on track-structure data. Results showed that as target diameter increased, y ̅_D and y ̅_F decreased, indicating a volumetric averaging effect. In contrast, Y_DSB increased with larger target sizes, attributable to the higher number of sensitive biological targets within the larger volume. Distributions of lineal energy and specific energy revealed significant inhomogeneity in energy deposition at the nanometric scale, particularly pronounced in smaller targets. These findings underscore that assessing radiation quality in brachytherapy based solely on macroscopic dose metrics is insufficient; microdosimetric and nanodosimetric approaches are essential for a deeper understanding of radiobiological mechanisms and for optimizing treatment planning. Unlike macroscopic dosimetry approaches such as MIRD, which rely on organ-level absorbed doses and energy averaging over large volumes, our nanoscale track-structure approach quantifies stochastic energy depositions at the DNA level, enabling the calculation of biologically relevant quantities such as double-strand break yield that are not accessible with conventional methods. در این مطالعه ویژگی‌های میکرودوزیمتری میدان تابشی چشمه ایریدیوم-۱۹۲ در فاصله ۱ سانتی‌متری، با استفاده از شبیه‌سازی مونت‌کارلو مبتنی بر Geant4-DNA ، بررسی شد. طیف فوتونی واقعی منبع بر اساس مدل TG-186 استخراج و به‌عنوان ورودی استفاده شد. برهم‌کنش فوتون‌ها و طیف الکترون‌های ثانویه در آب با مدل فیزیکی G4EmDNAPhysics_option2 شبیه‌سازی شد. کمیت‌های میکرودوزیمتری شامل انرژی خطی میانگین دوز(y ̅_D) ، انرژی خطی میانگین فراوانی(y ̅_F) و بازده شکست دورشته ای(Y_DSB) DNA برای اهداف کروی با قطرهای ۲ تا ۴۰ نانومتر محاسبه گردید. نتایج نشان داد که با افزایش قطر هدف، مقادیر y ̅_D و y ̅_F به دلیل اثر میانگین‌گیری حجمی کاهش می‌یابند در حالی که Y_DSB به دلیل افزایش تعداد نواحی DNA در حجم بزرگ‌تر روند صعودی دارد. توزیع‌های انرژی خطی و انرژی ویژه ناهمگنی در رسوب انرژی در مقیاس نانومتری را آشکار کردند. این یافته‌ها تأکید می‌کنند که ارزیابی کیفیت تابش در براکی‌تراپی تنها با معیارهای دوز ماکروسکوپی کافی نیست و رویکردهای میکرودوزیمتری و نانودوزیمتری برای درک دقیق‌تر مکانیسم‌های آسیب‌زیستی و بهینه‌سازی درمان ضروری هستند. برخلاف روش‌های دزیمتری ماکروسکوپی مانند MIRD که بر دز جذبی ارگان-محور و میانگین‌گیری انرژی در حجم‌های بزرگ استوارند، رویکرد ساختار مسیر در مقیاس نانومتری ما، رسوب انرژی تصادفی در سطح DNA را کمّی می‌کند و امکان محاسبه‌ی کمیت‌های زیستی‌مربوط مانند بازده شکست دورشته‌ای را فراهم می‌آورد که در روش‌های سنتی قابل‌دستیابی نیست. https://rsm.kashanu.ac.ir/article_115756_e867df3b2f3d5c9efc36606d6474e3a5.pdf