ارزیابی میزان عدم قطعیت دز دریافتی در پروتون درمانی سرطان پروستات با روش مونت کارلو

نوع مقاله : مقاله کنفرانسی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 گروه مهندسی پزشکی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

پروتون­ درمانی یکی از روش­‌های درمان سرطان پروستات می‌باشد. مزیت اساسی این روش وجود پدیده‌­ای به نام قله­ براگ در منحنی عمق-دز پروتون می­‌باشد، به‌طوری که انرژی باریکه به مقدار بسیار زیاد و دقیقی در بافت سرطانی نهشت می­‌یابد. از آن‌جایی که پروستات عضوی ثابت نیست و حرکت‌های غیر ارادی ناشی از نفخ دستگاه گوارشی در محدوده 1 تا 7 میلی­‌متر در بدن دارد، باعث به وجود آمدن تغییر در دز­ کلی جذب­‌شده می‌گردد. در این پژوهش با استفاده از کد شبیه­‌سازی FLUKA که بر اساس روش عددی مونت­‌کارلو محاسبات را انجام می‌­دهد، تغییرات دز کلی جذب­‌شده با در نظر گرفتن جابه­‌جایی پروستات بررسی گردید. ابتدا فانتوم مورد استفاده شبیه­‌سازی شده و با توجه به قرار گرفتن پروستات در عمق 15 سانتی­‌متر در بدن، انرژی مورد نیاز این پرتو جهت تشکیل قله براگ در بافت سرطانی مقدار MeV 148 با دقت 02/0 درصد محاسبه و استفاده شده است. دز کلی جذب­‌شده به ازای یک ذره پروتون در حالتی که پروستات و تومور در مبدا مختصات قرار دارند، nGy 7/2 می­‌باشد. 9/99 درصد دز کلی جذب شده به مجموعه بافت تومور و پروستات می­‌رسد و به سایر بافت­‌های اطراف پروستات آسیبی وارد نمی­‌کند. دلیل این اتفاق وجود قله براگ می­‌باشد که تمامی انرژی جذب شده در این ناحیه است. با حرکت پروستات به اندازه 7 میلی­متر در راستای عمود بر باریکه پروتون، مقدار دز کلی جذب­‌شده در اندام پروستات به میزان 2/2% کاهش و همچنین با حرکت به اندازه 3 میلی­‌متر در راستای باریکه پروتون مقدار دز کلی جذب­‌شده در اندام پروستات به میزان 66/6% کاهش می­‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Absorbed dose uncertainty evaluation in proton therapy of prostate cancer by Monte Carlo method

نویسندگان [English]

  • Haniye Mirzaie 1
  • Alireza Karimian 2
  • Mohammad Hassan Alamatsaz 1
1 Department of Physics, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 Department of Biomedical Engineering, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Proton therapy is one of the prostate cancer treatments. Bragg peak in proton depth-dose curve is the most important characteristic of this method. It causes the most amount deposition of energy in the tumor. Prostate is not a fixed organ and has involuntary movement in the range of 1-7mm due to bloating of the gastrointestinal tract in body, so this movement results in uncertainty in absorbed dose of particle. In this research absorbed dose are calculated regarding prostate movement using FLUKA code which works with Monte Carlo method. First, the phantom used is simulated. Regarding depth of 15cm of prostate in body the needed energy to form Bragg peak in tumor was calculated 148 MeV with 0.02% precision. Total Absorbed dose for one proton particle is 7.2 nGy when prostate was considered fixed in coordinate center .it was shown that 99.9% of total absorbed dose which is deposited in prostate and does not damage other tissues. The reason for this is the presence of Bragg Peak, which is all the energy absorbed in this area. with moving prostate for 7mm in perpendicular proton beam direction, the total dose absorbed by the prostate is reduced by 2.2%, also for moving prostate in line with proton beam, the total dose absorbed by the prostate is reduced by 6.66%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Prostate Cancer
  • Proton therapy
  • Uncertainty
  • Absorbed Dose
  • FLUKA simulation code
  1. Z. Aghaei, A. Karimian , M. H. Alamatsaz. Assessment of absorbed dose uncertainty of prostate due to tissue swelling and radioactive sources displacement in brachytherapy by Monte Carlo method. Iranian J. Physics Res. 20 (4) (2021) 599-613.
  2. X. Tong, X. chen. Intrafractional prostate motion during external beam radiotherapy monitored by a real-time target localization system. Clinical Med. Phys. 16 (2015) 8-16.
  3. M. Akbari, A. Karimian. Impact of anatomical changes on radiation absorbed dose of prostate and bladder in a potential scenario of magnetic resonance imaging (MRI)-guided carbon-ion radiotherapy (MRgCT) of prostate cancer. Measurement 171 (2021) 108772.
  4. M. J. Berger. Penetration of proton beams through water I. Depth-dose distribution, spectra and LET distributio. NIST Pub. (1993) 19-30.