ارزیابی عدم قطعیت دز دریافتی ناشی از جابجایی چشمه ها در براکی تراپی پروستات با روش مونت کارلو

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشگاه اصفهان

چکیده

براکی تراپی، نوعی درمان سرطان پروستات است که منبع پرتو در بافت سرطانی و یا در نزدیکی آن کاشته می ­شود. هدف این مقاله، محاسبه عدم قطعیت دز دریافتی بافت پروستات، ناشی از جابجایی چشمه­ ها و تورم در غده پس از کاشت دانه­ های پرتوزا است. از  کد MCNPX 2.6 و پروتکل TG-43U1 برای شبیه‌ سازی چشمه براکی ­تراپی ید-125 مدل 6711Amersham  (با فعالیت mCi 0/5) و فانتوم ORNL استفاده ‌شد. طرح درمانی شامل 76 چشمه، حاوی ماده پرتوزای ید-125 است که به دو شکل دانه­ ای و نقطه ­ای در سه حجم اولیه 30/02 ، 38/01 و cm3 52/01 و سه گام زمانی مختلف در پروستات کاشته ­شده­ اند. سه گام زمانی شامل لحظه ­ی پس از کاشت، روز صفرم و روز سی­ ام پس از کاشت است. در گام نخست دز معادل پرتو در سه حجم مختلف برای دو توزیع دانه­ ای و نقطه ­ای در بافت سالم و سرطانی محاسبه شد. در گام دوم، مکان چشمه­ ها از موقعیت پیش ­فرض منحرف و منجر به تغییر در نحوه توزیع دز می­ گردد. با جابجایی در سه جهت چپ-راست (mm 1/8)، درون ­سو-برون ­سو (mm 2/1) و بالا-پایین ( mm3/4)، دز معادل پرتو محاسبه شد. حداکثر عدم قطعیت دز پروستات تحت درمان با چشمه­ های دانه ­ای، به حجم  cm352/01 و مقدار 20 %+  مشاهده شد. در گام سوم، علاوه بر تغییر مکان چشمه­ ها، تورم 12 % نسبت به حجم آغازین آن، مشاهده که منجر به دریافت دزی کمتر نسبت به مرحله قبل شد.
در این طرح درمانی، اثر جابجایی چشمه­ ها و تورم به میزان 12 %  بررسی شد. عدم قطعیت در جابجایی چشمه­ ها در روز صفرم پس از کاشت، حدود 20% ± محاسبه شد. همچنین تاثیر دو عامل ذکر شده پس از سی روز از کاشت در پروستاتی با حجم cm3 58/25 با چشمه­ های نقطه ­ای، کاهش 21/04 %  در مقادیر دز بافت سالم و سرطانی را نسبت به لحظه­ ی پس از کاشت نشان داد. حداکثر خطای کد 0/03 % است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of absorbed dose uncertainty of prostate due to source relocating in brachytherapy by monte carlo method

نویسندگان [English]

  • Zahra Aghaei 1
  • Alireza Karimian 2
  • Mohammad Hassan Alamatsaz 1
چکیده [English]

Brachytherapy, is a method to treat prostate cancer in which a radiation source is placed inside or next to the cancer affected tissues. Purpose of this article is to determine the uncertainty level of received dose in prostate tissue due to the relocation of the placed radiation sources and inflation in prostate after positioning the radiation seeds. To simulate the model 6711 Amersham (activity level equal to 0.5 mCi) iodine-125 brachytherapy source, we used MCNPX 2.6 code and TG-43U1 protocol, and we used ORNL phantom. Treatment plan included 76 sources consisting iodine-125 radioactive, once placed in the form of seeds and once applied in the form of beads in three initial volume: 30.02, 38.01 and 52.01 cm3 and three different time steps were placed in prostate phantom. Three-time steps were investigated, including the moment after placing, the zero days and thirty days after placing. In the first step, the obtained dose of radiation in three different prostate volumes, for both seed distribution and bead distribution in healthy and cancerous tissue, was calculated. In the second step, position of the sources was relocated from the assumption, and causes a change in dose distribution. Considering the movements in 3 directions of left-to-right (1.8 mm), intra-exterior (2.1 mm), up-down (3.4 mm) after implantation the equivalent dose was calculated. The maximum uncertainty of received dose in a prostate with seed implanted sources and the volume of 52.01 cm3 and it was reported as +20%. At the third step, in addition to the change in the location of sources, inflation rate of 12% was observed in comparison with the primary volume at the first step of treatment process which resulted in a smaller dose rather than the previous stage.
In this treatment plan, relocating of the sources and 12% inflation of the tumor were analyzed. Uncertainty of source relocating was calculated as ±20% in zero-day of positioning. Also, 12% inflation of the tumor and source relocation after 30 days, in a prostate with the volume of 58.25 cm3 curing by point sources, shown 21.04% reduction in received dose for healthy and cancer tissues since the moment of placing. The maximum error of MCNPX code was calculated 0.03%.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Prostate Cancer
  • Brachytherapy
  • MCNPX code
  • Iodine-125 Source
  • Source Relocating
  • Inflation
  • Absorbed Dose
  • Uncertainty
[1] http://www.biochemiran.com, Available on Date: 2017, 22 October. [2]http://www.prostatesmart.info/background-prostate.html, Available on Date: 2017, 2 October. [3] M. T. Bahreyni Toossi, G. Safaeian, M. H. Bahreyni Toossi, and S. Baiani. Evaluation of Dose Distribution Accuracy in HDR Brachytherapy of Esophagus Cancer Based on MRI Normoxic Polymer Gel Dosimetry. Iranian Journal of Medical Physics. 7(1) (2010) 1-14. [4] H. Westendorp, T. T. Nuver, C. J. Hoekstra, M. A. Moerland, and A. W. Minken. Edema and seed displacements affect intraoperative permanent prostate brachytherapy dosimetry. International Journal of Radiation Oncology • Biology • Physics. 96(1) (2016) 197-205. [5] M. J. Rivard, B. M. Coursey, L. A. DeWerd, A. Larry, W. F. Hanson, M. Saiful Huq, G. S. Ibbott, M. G. Mitch, R. Nath, J. F. Williamson. Update of AAPM Task Group No. 43 Report: A revised AAPM protocol for brachytherapy dose calculations. Medical physics. 31(3) (2004) 633-674. [6] F. M. Khan and J. P. Gibbons. The physics of radiation therapy. Lippincott Williams & Wilkins, (2014). [7] P. Teles, S. Barros, S. Cardoso, A. Facure, LAR. Da Rosa, M. Santos, P. Pereira Jr, P. Vaz, M. Zankl. A dosimetric study of prostate brachytherapy using Monte Carlo simulations with a voxel phantom, measurements and a comparison with a treatment planning procedure. Radiation Protection Dosimetry. 165 (1-4) (2015) 482-487. [8] B. H. Heintza, R. E. Wallace, and J. M. Hevezi. Comparison of I-125 sources used for permanent interstitial implants. Medical Physics. 28(4) (2001) 671-684. [9] M. J. Rivard. Monte Carlo calculations of AAPM Task Group Report No. 43 dosimetry parameters for the MED3631‐A/M 125I source. Medical physics. 28(4) (2001) 629-637. [10] http://www.nndc.bnl.gov, Available on Date: 2017, 2 October. [11] R. Nath, L. L. Anderson, G. Luxton, K. A. Weaver, J. F. Williamson, and A. S. Meigooni. Dosimetry of interstitial brachytherapy sources: recommendations of the AAPM Radiation Therapy Committee Task Group No. 43. Medical physics. 22(2) (1995) 209-234. [12] Y. Yu, L. L. Anderson, Z. Li, D. E. Mellenberg, R. Nath, MC. Schell, F. M. Waterman, A. Wu, J. C. Blasko. Permanent prostate seed implant brachytherapy: report of the American Association of Physicists in Medicine Task Group No. 64. Medical physics. 26(10) (1999) 2054-2076.