4449پ

Investigation of Dose-Enhancement Factor X-ray of Electron Linear Accelerators by Gadolinium Nano-particles based on Monte Carlo simulation

دكتري تخصصي

فيزيك هسته اي

دانشگاه پيام نور مركز تحصيلات تكميلي تهران

1400

1400/07/03

عالي

140ص.

صادقي ، مهدي - قاسمي ، محمدرضا

محسني ، مرتضي

91-95

Gadolinium nanoparticles, Dose enhancement factor, Monte Carlo simulation, Geant4, Gafchromic film

استفاده از مواد با عدد اتمي بالا در ناحيه تومور يكي از روش هاي مرسوم در افزايش كارايي پرتودرماني است. در اين مطالعه، به دو روش تجربي و شبيه سازي به بررسي كارايي گادولينيوم در پرتودرماني پرداخته شده است. در بخش عملي، از چشمه ي گاماي شتابدهنده خطي الكترو- MV 6 واقع در بيمارستان ميلاد اصفهان و فانتومي مكعب شكل حاوي آب استفاده شد. ناحيه آشكارساز كه محل قرارگيري فيلم هاي گاف كروميك است، مكعب مستطيلي از جنس پلكسي گلاس است، كه محل فرضي تومور و بافتهاي سالم در دو طرف آن است و در داخل فانتوم قرار مي گيرد. غلظتهاي مختلفي از گادولينيوم به ناحيه تومور تزريق شد و فاكتور افزايش دز (DEF) در نواحي مختلف آشكارساز بررسي شد. با استفاده از بسته ي نرم افزاري Geant4، فانتوم و آشكارساز شبيه سازي گرديد. فاكتور افزايش دز در نواحي مختلف آشكارساز، براي چشمه پرتوهاي ايكس كم انرژي، پرتوهاي گاماي MeV 2 (انرژي ميانگين شتابدهنده خطي الكترون) و طيف انرژي فوتون هاي حاصل از شتابدهنده خطي MV 6 و براي غلظتهاي مختلف گادولينيوم، محاسبه شد. نتايج شبيه سازي اگرچه نقش افزايش DEF را در پرتوهاي X كم انرژي نشان مي دهد، اما در انرژي هاي بالاي پرتوي X، نقش گادولينيوم تاثير معناداري در ناحيه تومور نشان نمي دهد. در ادامه به بررسي حضور نانوذرات گادولينيوم در مقياس سلولي پرداختيم. پارامترهاي زيادي مانند اندازه، غلظت، نوع و موقعيت درون سلولي نانوذرات و هچنين نوع و انرژي چشمه تابش در ميزان حساس كنندگي تاثير دارند. با استفاده از شبيه سازي مونت كارلو، به بررسي تاثير حضور گادولينيوم در سلول پرداخته شد و نقش پارامترهاي فيزيكي مذكور، در مقدار فاكتور افزايش دز مورد ارزيابي قرار گرفت. با استفاده از نرم افزار Geant4، توزيع هاي متفاوتي از نانوذرات و اتم هاي گادولينيوم در داخل يك سلول، شبيه سازي گرديد. چشمه پرتوهاي X كم انرژي و پرانرژي حاصل از شتابدهنده خطي الكترون به تك سلول تابانده شد و مقدار دز جذبي در غشاء، سيتوپلاسم و هسته محاسبه گرديد. در ادامه با شبيه سازي يك نانوذره، به بررسي تاثير اندازه آن و مقدار انرژي چشمه پرتوهاي X، در مقدار DEF پرداخته شد. در مقياس سلولي، افزايش سريعي در مقدار DEF بعد از لبه K رخ داد. پايين ترين مقدار DEF، مربوط به هسته و بيشترين مقدار نيز متعلق به توزيع اتمهاي Gd در سيتوپلاسم و توزيع نانوذرات Gd در غشاء است. در انرژي MeV 2، DEF در همه توزيع ها به مقدار 1 نزديك مي شود. در مقياس نانو مشخص شد كه بيشترين DEF به نانوذرات با شعاع nm 50 مربوط است. مقدار DEF پس از لبه K بشدت افزايش مي يابد. اما در انرژي MeV 2، مقدار DEF به 1 نزديك مي شود.

1402/11/21

74572