مجله سنجش و ایمنی پرتو

مجله سنجش و ایمنی پرتو

تعیین دقیق مقادیر S سلولی برای چشمه های تک انرژی الکترون و رادیونوکلیدهای گسیلنده بتا با استفاده از کد مونت کارلوی GEANT4

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 دانشگاه صنعتی شریف
10.22052/6.1.57
چکیده
در این مقاله، محاسبه مقادیر S با استفاده از شبیه­سازی تک سلول در کد مونت­کارلوی Geant4 ابزار Geant4-DNA برای چشمه­های تک انرژی الکترون با محدوده انرژی keV 1 تا keV 70 و برای دو رادیونوکلید گسیلنده الکترون اوژه ایندیوم-111 و تکنسیوم-m99 در آب مایع انجام گردید. مقادیر S حاصل با مقادیر داده شده توسط کمیته MIRD مقایسه و درصد تفاوت بین آن­ها محاسبه گردید. اگرچه در اکثر موارد این تفاوت کم­تر از 20 درصد تعیین شد، اما در برخی موارد تفاوت­های بیش­تری نیز مشاهده گردید. نتایج حاصل از این مقاله دارای توافق خوبی با مطالعات سایرین در این زمینه است. این پژوهش گامی مهم در جهت انجام دزیمتری در ابعاد سلولی و استفاده از نتایج آن­ها در راستای بهبود طراحی درمان در کشور می­باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Accurate determination of cellular S-values for monoenergetic electron sources and beta emitting radionuclides using Geant4-DNA Monte Carlo code

نویسندگان English

Fatemeh Fathi 1
Fereshte Saheli 2
Mojtaba Shamsaeezafarghandi 1
Naser Vosoghi 2
چکیده English

In this paper, cellular S-values for monoenergetic electron sources with energy from 1 to 70keV and the Auger-electron emitting radionuclides Tc-99m and In-111 were calculated in liquid water using the Geant4 Monte Carlo toolkit with the low energy extension Geant4-DNA. The results were compared to corresponding MIRD database and the differences were calculated. Differences between Geant4-DNA and MIRD results up to 70% were found; However, for the present monoenergetic sources and radionuclides, they mostly remain below 20%. Calculated S-values in this paper, were in good agreement to S-values obtained in the other literatures. This study is an important step for performing cellular dosimetry which the results would improve the treatment planning in the country.

کلیدواژه‌ها English

MIRD
Microdosimetry
Geant4 code
Geant4-DNA toolkit
S-values
[1] M. Šefl, S. Incerti, G. Papamichael and G. Emfietzoglou. Calculation of cellular S-values using Geant4-DNA: The effect of cell geometry. Applied Radiation and Isotopes. 104 (2015) 113–123. [2] T. André, F. Morini, M. Karamitros, R. Delorme, C. Le Loirec, L. Campos, C. Champion, J.E. Groetz, M. Fromm, M.C. Bordage and Y. Perrot. Comparison of Geant4-DNA simulation of S-values with other Monte Carlo codes. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 319 (2014) 87–94. [3] M. Tajik-Mansoury, H. Rajabi and H. Mozdarani. Cellular S-value of beta emitter radionuclide’s determined using Geant4 Monte Carlo toolbox, comparison to MIRD S-values. Iran J Nucl Med. 24 (2016) 37–45. [4] E. Rojas-Calderón, E. Torres-García and O. Ávila. Dose per unit cumulated activity (S-values) for e and beta emitting radionuclides in cancer cell models calculated by Monte Carlo simulation. Applied Radiation and Isotopes. 90 (2014) 229–233. [5] S. Goddu, R. Howell, L. Bouchet, W. Bolch and D. Rao. MIRD Cellular S-Values: Self-Absorbed Dose per Unit Cumulated Activity for Selected Radionuclides and Monoenergetic Electron and Alpha Particle Emitters Incorporated into Different Cell Compartments. Reston, VA: Society of Nuclear Medicine. 15 (1997). [6] S. Goddu, R. Howell and D. Rao. Cellular Dosimetry: Absorbed Fractions for Monoenergetic Electron and Alpha Particle Sources and S-Values for Radionuclides Uniformly Distributed in Different Cell Compartments. J Nucl Med. 35 (1994) 303–31. [7] Z. Cai, J. Pignol, C. Chan and R. Reilly. Cellular Dosimetry of 111In Using Monte Carlo N-Particle Computer Code: Comparison with Analytic Methods and Correlation with In Vitro Cytotoxicity. J Nucl Med. 51 (2010) 462–470. [8] S. Incerti, A. Ivanchenko, M. Karamitros, A. Mantero, P. Moretto, H. Tran, B. Mascialino, C. Champion, V. Ivanchenko, M. Bernal, Z. Francis, C. Villagrasa, G. Baldacchino, P. Gueye, R. Capra, P. Nieminen and C. Zacharatou. Comparison of GEANT4 very low energy cross section models with experimental data in water. Med Phys. 37 (2010) 4692–4708. [9] R. Howell. Radiation spectra for Auger-electron emitting radionuclides: Report No. 2 of AAPM Nuclear Medicine Task Group No. 6. Med Phys.19 (1992) 1371–83. [10] D. Emfietzoglou, C. Bousis, C. Hindorf, A. Fotopoulos, A. Pathak and K. Kostarelos. A Monte Carlo study of energy deposition at the sub-cellular level for application to targeted radionuclide therapy with low-energy electron emitters. Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B. 256 (2007) 547–553.