محاسبه و ارزیابی دز ارگان‌های حساس سر حین نوترون درمانی در راکتور تحقیقاتی تهران با استفاده از فانتوم زوبال

نویسندگان

1 دانشگاه کاشان

2 سازمان انرژی اتمی

10.22052/7.3.13

چکیده

هدف از انجام این تحقیق محاسبه و ارزیابی دز ارگان‌های حساس سر در حین درمان یک تومور عمقی مغز با راکتور تحقیقاتی تهران می‌باشد. محاسبات با استفاده از کد مونت‌کارلوی MCNPX برای فانتوم وکسلی زوبال انجام شده است. فرض شده که بور-10 در سه غلظت متفاوت برحسب ppm (1- در تومور 30 و در بافت‌های سالم 10؛ 2- در تومور 43 و در بافت‌های سالم 10 و 3- در تومور 65 و در بافت‌های سالم 18) به بیمار تزریق شده و سپس ناحیه هدف تحت تابش باریکه نوترونی قرار گرفته است. دز کلی در هر ارگان به صورت مجموع مؤلفه‌های دز در ضرایب وزنی هر مؤلفه محاسبه گردیده است. چهار مؤلفه مختلف در دز بیولوژیک جذب شده توسط هر ارگان نقش ایفا می‌کنند که به ترتیب عبارتند از: 1- دز پرتوهای گاما 2- دز نوترون‌های حرارتی 3- دز نوترون‌های سریع 4- دز بور. هر 4 مؤلفه دز به کمک کارت‌های F4/DE4/DF4 در کد محاسباتی MCNPX محاسبه شده و برای تبدیل شار به دز از ضرایب تبدیل شار به دز در ICRU46 استفاده شده است. حداقل دز بیولوژیک لازم جهت نابودی تومور Gy-Eq20 می‌باشد. بر این اساس، زمان لازم جهت درمان در آزمون‌های انجام شده در این پژوهش تقریباً بین 15 تا 30 دقیقه تعیین شد. نتایج نشان داد که افزایش غلظت بور سبب کاهش دز جذب شده توسط عدسی چشم و غده تیروئید خواهد شد. در تمام آزمون‌ها لوب پاریتال مغز نسبت به سایر بافت‌ها بیش‌ترین دز را جذب کرده و نوترون‌های سریع بیش‌ترین سهم را در دز جذب‌شده توسط پوست و عدسی‌های چشم داشتند. اما در تیروئید بیشترین سهم مربوط به تابش گاما به‌دست آمد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Calculation and evaluation of the vital head organs dose during Neutron Therapy in Tehran Research Reactor using Zubal phantom

نویسندگان [English]

  • rezvaneh afifezade kashani 1
  • yaser kasesaz 2
  • mohammad torkiha 1
چکیده [English]

In the recent years some studies has been done to consider the capability of Tehran Research Reactor for Boron neutron capture therapy (BNCT). The purpose of this study is to evaluate the sensitive organs dose during the treatment of patient with deep brain tumor by TRR. The calculation has been carried out using the Monte Carlo code MCNPX for ZUBAL head and neck phantom. The method was tested for 3 different boron concentration injected to patient located in TRR thermal column from human head. The total dose (Dw) was defined as the sum of physical dose components (Di) multiplied by weighting factors (wi) of each dose component in a tissue. The MCNP simulations were carried out with the MCNPX version of 2.6. In order to calculate the dose absorption, the tally F4 was used. For the dose conversion, pointwise KERMA factors from ICRU-46 were directly input with DE and DF cards.
Treatment time based on absorbing 20 Gy-Eq by tumor approximately from 15 to 30 minutes changes for all trials. The results indicate that increasing boron concentration causes decreasing lens and thyroid dose received. In all trials parietal lobes receive the most dese rather than other parts. It was found that fast neutron dose component has most contribution in skin and lenses doses. But for the thyroid gamma dose component has most contribution. It is considered that side-irradiation would not be safe treatment for vital organs and take long time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Boron neutron capture therapy
  • TRR
  • MCNPX
  • Zubal phantom
[1] W.A.G. Sauerwein, A. Wittig, R. Moss, Y. (Eds.) Nakagawa. Neutron capture therapy: principles and applications. Springer :Science & Business Media (2012). [2] Y. Kasesaz, H. Khalafi and F. Rahmani. Design of an epithermal neutron beam for BNCT in thermal column of Tehran research reactor. Annals of Nuclear Energy. 68 (2014) 234–238. [3] Y. Kasesaz, H. Khalafi, F. Rahmani, A. Ezati, M. Keyvani, A. Hossnirokh, M.A. Shamami and M. Monshizadeh. A feasibility study of the Tehran research reactor as a neutron source for BNCT. Appl. Radiat. Isot. 90 (2014) 132–137. [4] Y. Kasesaz, H. Khalafi, F. Rahmani, A. Ezzati, M. Keyvani, A. Hossnirokh, M.A. Shamami and S. Amini. Design and construction of a thermal neutron beam for BNCT at Tehran Research Reactor. Appl. Radiat. Isot. 94 (2014) 149–151. [5] J.F. Evans, T.E. Blue and N. Gupta. Absorbed dose estimates to structures of the brain and head using a high‐resolution voxel‐based head phantom. Medical physics, 28(5) (2001) 780–786. [6] H. Jarahi, Y. Kasesaz and S.M. Saleh-Koutahi. Evaluation of the effective dose during BNCT at TRR thermal column epithermal facility. Appl. Radiat. Isot. 110 (2016) 134–137. [7] J.N. Wang, K.W. Lee and S.H. Jiang. Effective dose evaluation for BNCT brain tumor treatment based on voxel phantoms. Appl. Radiat. Isot. 88 (2014) 55–58. [8] M. Monshizadeh, Y. Kasesaz, H. Khalafi and S. Hamidi. MCNP design of thermal and epithermal neutron beam for BNCT at the Isfahan MNSR. Progress in Nuclear Energy, 83 (2015) 427–432. [9] F. Rahmani and M. Shahriari. Dose calculation and in-phantom measurement in BNCT using response matrix method. Appl. Radia. Isot. 69(12) (2011) 1874–1877. [10] H. Fankhauser and P.R. Gavin. Summing up: Clinical papers, in Advances in Neutron Capture Therapy. Springer. (1993) 799–805.