ارزیابی میزان دز دریافتی تومور و بافت سالم کبد در پروتون درمانی

سرطان کبد یکی از رایج¬ترین سرطان¬ها در دنیاست که تاکنون روش¬های مختلفی برای درمان آن به کار رفته است. در میان این روش¬ها، پروتون درمانی به دلیل واگذاری بیشترین انرژی پرتو در قله براگ و داشتن برد کوتاه، بر سایر روش¬ها برتری دارد. با این وجود به دلیل برهم¬کنش¬های هسته¬ای پروتون با هدف، ذرات ثانویه مانند نوترون تولید می¬شوند. این ذرات خطر ابتلا به سرطان¬های ثانویه را افزایش می¬دهند. لذا در این پژوهش، قصد داریم دز پروتون و نوترون جذب شده در تومور و بافت سالم کبد را در پروتون درمانی تومور کبد محاسبه نماییم. بنابراین به منظور ساده¬سازی، ابتدا چشمه پروتون را به صورت دیسک در نظر گرفته و آن را در مقابل فانتوم mird قرار می¬دهیم. هدف درمانی به صورت توموری کروی با قطر cm 5/0 در عمق¬های cm5/2، 5 و 9 از سطح کبد طراحی شده است. سپس شبیه¬سازی درمان با انرژی¬های مختلف چشمه انجام شده و انرژی بهینه برای درمان این تومورها mev 86، 106 و 133 تعیین شده است. سپس با به کارگیری انرژی بهینه درمان برای هر تومور، دز پروتون، نوترون و گامای جذب شده در تومور و بافت سالم کبد تعیین شده است. در مرحله بعد دستگاه پروتون درمانی با سیستم پراکندگی منفعل شامل چرخ تعدیل برد، پراکنده¬ساز شکل¬یافته، تغییردهنده برد و کلیماتورها طراحی شده و در مقابل استوانه از جنس بافت نرم قرار گرفته است. سپس با شبیه¬سازی هریک از هشت گام اول چرخ تعدیل برد، منحنی عمق-دز پروتون برای هریک از گام¬های چرخ تعدیل برد رسم شده است. در نهایت منحنی عمق-دز کلی از برهم¬نهی منحنی عمق-دز گام¬های مختلف به دست آمده و رسم شده است. نمودار عمق-دز نشان می¬دهد که از برهم¬نهی منحنی عمق-دز هشت گام اول چرخ تعدیل برد، ناحیه¬ای با دز یکنواخت و با عرض cm 5 ایجاد می-شود. چنانچه تومور در این محدوده مکانی قرار گیرد، دز یکنواخت بالایی دریافت خواهد کرد. سپس شبیه¬سازی درمان برای تومورهای کبد انجام شده است. به این منظور ابتدا تومور کروی با قطر cm 5 در عمق cm 11 از سطح کبد طراحی شده است. در ادامه چشمه به صورت تابعی گاوسی با انرژی متوسط mev 200 در نظر گرفته شده و پس از تعیین تغییر دهنده برد مناسب دز پروتون جذب شده به ازای هر ذره پروتون در تومور و بافت سالم کبد برابر gy/par.s 12-10× 32/3 و 13-10× 57/4 به دست آمده است. همچنین به منظور بررسی اثر تابش¬های ثانویه، دز نوترون جذب شده در تومور و بافت سالم کبد محاسبه شده است. طبق نتایج، دز نوترون جذب شده در تومور برابر /par.s sv 14 -10× 37/3 و دز نوترون جذب شده در بافت سالم کبد برابر/par.s sv 14-10× 85/1 است.در مرحله بعد تومور کروی با قطر cm 5 در عمق cm 6 از سطح کبد جایگزین شده است. سپس شبیه¬سازی درمان برای چشمه با انرژی متوسط mev 180 انجام شده است و دز پروتون جذب شده در تومور و بافت سالم کبد برابر gy/par.s 12-10× 94/1 و 13-10× 04/2 محاسبه شده است. همچنین دز نوترون جذبی در تومور و بافت سالم کبد، برابر /par.s sv 14-10× 61/1 و 15-10× 34/6 به دست آمده است.طبق نتایج به دست آمده، برای تومور در عمق cm 11 از سطح کبد، دز پروتون جذب شده در تومور حدود 26/7 برابر دز پروتون در بافت سالم کبد است. همچنین برای تومور در عمق cm 6 از سطح کبد، این ضریب تقریباً برابر 9 است. این نتایج نشان می-دهد چنانچه از پروتون درمانی برای درمان تومورهای سرطانی کبد استفاده شود، می¬توان دز پروتون بالایی بر تومور متمرکز کرد، در حالی که دز پروتون جذب شده در بافت سالم کبد بسیار کم است. همچنین از آنجا که دز جذبی ناشی از نوترون می¬تواند منجر به سرطان¬های ثانویه شود، بررسی روش¬های کاهش این دز بسیار مهم است.