ارائه مدلی جهت گسترش قله‌های براگ در پروتون‌تراپی ملانومای چشمی

نویسندگان

دانشگاه حکیم سبزواری

10.22052/8.1.6

چکیده

در این پژوهش، مطالعات در زمینه پروتون‌تراپی ملانومای چشمی با استفاده از ابزار GEANT4 گسترش داده شده است. مدل‌های تحلیلی مختلفی، گسترش قله‌های براگ (SOBP < /span>) در ناحیه تومور را مورد بررسی قرار داده‌اند. یکی از مهمترین مدل‌های تحلیلی، مدل بورفلد می‌باشد. در این مقاله، با استفاده از روش واپیچش توابع و استفاده محاسبات عددی، مدل تحلیلی جدیدی جهت تولید و گسترش قله‌های براگ در ناحیه تومورهای چشمی معرفی شده است. همچنین از شبیه سازی به کمک کد GEANT4 جهت تولید قله‌های براگ در فانتوم‌های واقعی چشم انسان و آب استفاده شده است. دو فانتوم متفاوت، جهت مطالعه تأثیر مواد واقعی فانتوم چشم بر منحنی‌های دز پروتون در نظر گرفته شده است. همچنین به‌منظور در نظر گرفتن اثرات بالینی، منحنی SOBP < /span> در دو فانتوم، با در نظر گرفتن خط باریکه (CATANA) محاسبه شده است. به ازای باریکه‌های مدادی پروتون، پهنای SOBP < /span> برای فانتوم آب و چشم به ترتیب برابر با 901/0 و 877/0 سانتی‌متر محاسبه شد. محاسبات منحنی براگ و SOBP < /span> نشان می‌دهد توافق خوبی بین نتایج GEANT4، مدل پیشنهادی و مدل بورفلد وجود دارد. با به‌کارگیری خط باریکه CATANA، اختلاف پهنای SOBP < /span> در دو فانتوم آب و چشم برابر با 11/0 سانتی‌متر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A new model for Spread Out Bragg Peak in proton therapy of uveal melanoma

نویسندگان [English]

  • Seyed Ali Mahdipour
  • Behnam Azadegan
  • Ali Asghar Mowlavi
چکیده [English]

In this research, in order to improve our calculations in treatment planning for proton radiotherapy of ocular melanoma, we improved our human eye phantom planning system in GEANT4 toolkit. Different analytical models have investigated the creating of Spread Out Bragg Peak (SOBP) in the tumor area. Bortfeld’s model is one of the most important analytical methods. Using convolution method, a new analytical model for the creating of SOBP in the eye tumors was introduced. Also, the GEANT4 Monte Carlo toolkit was implemented for the Bragg peak production in the water and realistic eye phantom. Two different phantoms are proposed to study the effect of defining realistic materials on the proton dose distribution. Moreover, for the clinical investigation, the SOBP curves are figured in the water and eye phantom, using CATANA beam line. For proton pencil beams, the SOBP width for the water and eye phantoms was 0.901 and 0.877 cm, respectively. Bragg peak and SOBP calculations show a good agreement between the results of GEANT4, proposed and Bortfeld models. Using the CATANA beam line, the SOBP width difference between the two water and eye phantoms is 0.11 cm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bragg peak
  • Dose
  • SOBP
  • Water phantom
  • Eye phantom

مراجع

[1] K. Wook, L. Kyung, H. Sung, J. Shin and D. Shin. Prediction of output factor, range, and spread-out bragg peak for proton therapy, Medical Dosimetry, 36 (2011) 145–152. [2] W. Newhause and R. Zhang. The physics of proton therapy, Physics in Medicine & Biology, 15 (2015) 155–209. [3] Y. Lin, S. Mahon and H. Paganetti. Biological modeling of gold nanoparticle enhanced radiotherapy for proton therapy, Physics in Medicine and Biology, 60 (2015) 49–68. [4] U. Amaldi and G. Kraft. Radiotherapy with beams of carbon ions, Rep Prog Phys, 68 (2005) 1861–1882. [5] D. Kim, and Y. Lim. PREDICTION OF OUTPUT FACTOR, RANGE, AND SPREAD-OUT BRAGG PEAK FOR PROTON THERAPY, Medical Dosimetry, 36 (2011) 145–152. [6] T. Bortfeld and W. Schlegel. An analytical approximation of depth dose distributions for therapeutic proton beams, IOPscience, 41 (1996) 1331–1339. [7] S.A. Mahdipour and A.A. Mowlavi. Ion therapy for uveal melanoma in new human eye phantom based on GEANT4 toolkit, Medical Dosimetry, 41 (2016) 118–125. [8] G. Cirrone, G. Cuttone and S. Enrico. Hadrontherapy: a Geant4-Based Tool for Proton/Ion-Therapy Studies, Progress in NUCLEAR SCIENCE and TECHNOLOGY, 2 (2011) 207212. [9] B. Jia, S. Romano and F. Cirrone. Designing a range modulator wheel to spread-out the Bragg peak for a passive proton therapy facility, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 806 (2016) 101–108. [10] B. Arfken, J. Weber and E. Harris. Mathematical methods for Physicists, Seventh edition, 7 (2013) 101–1200. [11] S. Park, W. Jung, S. Tae, H. Hong and P. Sun. Variation of Bragg Curve Characteristic Induced by Changing the Position of Inhomogeneous Material: Geant4 Simulation Study. Journal of the Korean Physical Society, 58 (2011) 187–197.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار