هدف دزیمتری، اندازه گیری مقدار انرژی در واحد جرم ماده است. برای این کار از ابزارهای سنجش مخصوصی به نام دزیمتر استفاده می شود. دز جذب شده در بخش حساس این ابزارها معیاری برای محاسبه مقدار دز جذب شده توسط بیمار یا ماده مورد نظر است. دزیمتر ی نسبتا" ایده ال است که مستقل از انرژی تشعشع بوده و یا حداقل، پاسخ آن در برابر انرژی پرتو کاملاّْ معین و شناخته شده باشد. دزیمتر ایده الی که بتواند به نیازهای معمول فیزیک پزشکی پاسخ مثبت بدهد، دزیمتر فیلم رادیوکرومیک است. هدف ما در این پروژه محاسبه پاسخ فیلم های رادیوکرومیک به چشمه های گسیلنده گاما با شبیه سازی مونت کارلو کد mcnp است. در این پروژه پاسخ فیلم های رادیوکرومیک md-55-1،md-55-2 ،hs ،ebt ، xr-t به چشمه-های گسیلنده گاما na22، y90، ir187، cs137، au198، dy165، co58، ir192، ti44 و co60 و پاسخ فیلم رادیوکرومیک md-55-1 بر حسب چگالی اپتیکی با چشمه های گاماco 60 و cs137 با تالی f6 و تالی مش محاسبه شده است. چشمه، فیلم رادیوکرومیک، و فانتوم آب را به طور دقیق برای ورودی mcnp تعریف نموده، سپس دز جذبی در فواصل معین از چشمه ها محاسبه شده است. علاوه بر این نمودار های پاسخ فیلم های رادیوکرومیک به چشمه های گاما و منحنی توزیع دز فیلم های md-55-1 و ebt رسم شده است. همچنین مقدار دز جذب شده در فیلم های رادیوکرومیک md-55-1 و ebt با فانتوم پلی استرین معادل بافت نرم با چشمه های گاما co60 و cs137 در عمق های مختلف فیلم رادیوکرومیک از فانتوم محاسبه شده و این نتایج با نتایج فانتوم آب مقایسه شده است. یافته های حاصل از این بررسی ها نشان می دهد که پاسخ فیلم های رادیوکرومیک (به جزءxr-t) به چشمه های گسیلنده گاما در انرژی تا حدود mev 2 از نوع چشمه گاما مستقل است؛ که این نتیجه توافق خوبی با نتایج تجربی دارد. با افزایش یافتن محل فیلم درعمق فانتوم، میزان دز رسیده به آن کاهش می یابد. همچنین با افزایش فاصله چشمه تا سطح فانتوم پاسخ فیلم کاهش می یابد. لذا این خصوصیت به متصدی اطمینان می دهد که بتواند دزیمتری فیلم رادیوکرومیک را برای بررسی دزسنجی در هر باریکه انرژی مدرج کند و سپس از این دزیمتر با هر باریکه انرژی بدون تصحیحات وابسته بودن به انرژی در کاربرد های پزشکی نظیر براکی تراپی و تله تراپی استفاده نماید. واژگان کلیدی: فیلم رادیوکرومیک، دز جذبی، چشمه های گاما، شبیه سازی مونت کارلو، کد mcnp

زمینه: وقتی اکتیویته مناسب از ید رادیواکتیو مثل ید131،132،133 جذب بدن شود می تواند سلول های سرطانی تیروئید را نابود کند.درحقیقت بخوبی می دانیم ایزوتوپ های ید علاوه بر تصویربرداری در درمان سرطان و پرکاری تیروئید کاربرد دارند.در یک درمان بهینه باید دوز خاصی به غده تیروئید برسد تا کمترین تابش به نخاع و مهره و بافت نرم و لایه چربی زیر پوست و پوست گردن برسد. هدف: اندازه گیری دوز جذبی در بافت زنده دشوار است هدف این تحقیق محاسبه دوز و کسر جذبی بتا و گاما به روش مونت کارلو است. مواد و روشها: مدل هایی به منظور شبیه سازی بدن و محاسبه دوز ساخته شده است. در روش mird یک یا چند اندام به عنوان چشمه و سایر اندامها به عنوان هدف در نظر گرفته شده و کسر جذب نسبی به صورت نسبت انرژی جذب شده در هدف به انرژی تولید شده در اثر یک واپاشی در چشمه محاسبه و در جدولهایی درج کرده است.در فانتوم mird لوبهای تیروئید بصورت کره های 10 گرمی در نظر گرفته شده اند.در این تحقیق لوبها بصورت بیضیگون (که شباهت بیشتری به آناتومی بدن دارد) با حجم متغیر از 1 تا 25 میلی لیتر در نظر گرفته شده و دوز و کسر جذبی در سایر اندام ها محاسبه شده است. از فایل خروجیf6 دوز جذبی گاما در تیروئید بیضیگون، نخاع گردن، مهره گردن، بافت نرم گردن، لایه چربی زیر پوست و پوست گردن برای لوب از 1 تا 25 میلی لیترمحاسبه شده است.همچنین از خروجی تالی f8 انرژی جذبی بتا در تیروئید و بافت نرم گردن استخراج و دوز جذبی بتا محاسبه ودر جداول درج گردیده است. نتایج: این تحقیق نشان داد برای اکتیویته ثابت در تیروئید وقتی حجم لوب از 1 تا 25 میلی لیتر تغییر می کند دوز جذبی گاما در تیروئید3/88%، بافت نرم 9/6%، لایه چربی3/19% و در پوست 4/17% کاهش و در نخاع 1/32% و در مهره گردن3/32% افزایش می یابد در همین شرایط دوز جذبی بتا در تیروئید9/95% و در بافت نرم 2/64% کم می شود.

در این کار تحقیقاتی فاکتور های موثر هادرون تراپی را برای درمان سرطان پستان مورد بررسی قرار داده ایم. با توجه به این که هادرون ها دارای خواص بهتری نسبت به فوتون می باشند، از این ذرات استفاده شده است. برای بررسی عوامل موثر در درمان، از کد mcnpx برای شبیه سازی فرآیند درمان و فانتوم هندسی پستان استفاده کرده ایم. فانتوم های به کار برده شده به صورت نیم استوانه ای و نیم کره ای توسط این کد، شبیه سازی شده و سپس اثرات هادرون تراپی را بر روی این فانتوم ها مورد مطالعه قرار داده ایم. فاکتورهای مد نظر ما در این پژوهش، let و شار ذرات ثانویه هستند که برای ذرات پروتون، دوتریوم، هلیوم-3 و آلفا محاسبه شده اند. در نهایت بازه ی مفید انرژی برای هر ذره؛ و شار ثانویه حاصل از برخورد با هسته ها را محاسبه نموده و نتایج محاسبات برای ذرات مختلف در درمان سرطان پستان را موردمقایسه قرارداده ایم.

هادرون تراپی، تکنولوژی پیشرفته ای در پرتو- درمانی است، که برای معالج? سرطان بکار می-رود. در این روش که یک پرتوافکنی بهتری را نسبت به تکنولوژی های معمول ارائه می کند، از باریک? یونهای سبک پرانرژی استفاده می شود. وقتی یک ذر? باردار از میان ماده عبور می کند، اتم های ماده را یونیزه کرده و دوز برجای می گذارد. وقتی انرژی ذر? باردار کاهش می یابد، سطح مقطع برهمکنش افزایش یافته، و در انتهای مسیر یک قله خواهیم داشت. این کاهش انرژی در طول مسیر توسط منحنی براگ توصیف می شود. در این پایان نامه منحنی های براگ را به صورت همبرد، برای پنج ذره از ایزوتوپ های هیدروژن و هلیم در هدفی از آب، به کمک کد محاسباتی mcnpx2.6 شبیه سازی کرده، و به بررسی آنها پرداخته ایم. با مقایس? مواردی چند در منحنی براگ این ذرات به این نتیجه رسیدیم، که اولاً: برای پی بردن به نحو? نفوذ یک ذر? باردار در ماده، درنظرگرفتن ذرات ثانوی? حاصل از برهم کنش ذر? فرودی با ماده الزامی است. ثانیاً: برای ذرات مورد بحث در آب، انرژی فرودی برای دارا بودن منحنی براگ با مکان قل? یکسان، به عدداتمی و عدد جرمی ذره وابسته است. اما نسبت انرژی های فرودی در دو عمق برای یک ذره، برابر با همین نسبت برای چهار ذر? دیگر می باشد. یعنی نسبت انرژی های فرودی در دو عمق معین، تا حد زیادی مستقل از نوع ذره، (a)، بوده و به اختلاف برد وابسته است. ثالثاً: با مقایس? منحنی براگ ذرات در چند مورد، مشاهده می شود، پرتوی فرودی از هلیم3، برای درمان تومور و تخریب کمتر بافت سالم اطراف، مناسب تر از چهار ذر? دیگر است.

سرطان یکی از عواملی است که در جهان امروز موجب مرگ انسان ها می شود، هرساله بیش از 10 میلیون نفر به علت سرطان می میرند. براکی تراپی نوعی پرتودرمانی خاص می باشد که در آن از پرتوهای یونساز برای درمان سرطان و کنترل تکثیر سلول های سرطانی بدخیم استفاده می شود و می توان در آن مقدار مناسب تابش را برای بافت انتخاب نمود. رساندن دوز تابش موثر به سلول های سرطانی، بافت های سالم اطراف تومور را به چالش بزرگی وا می دارد. تکنولوژی جدید، یعنی کنترل مواد در مقیاس نانو، انقلاب بزرگی را در تشخیص و درمان بیماری ها بویژه سرطان، ایجاد کرده است. نانوذرات فلزات نجیب مثل نانو ذرات طلا و نانوذرات نقره و یا ترکیبی از هردو، می توانند به عنوان گیرنده های تابش استفاده شوند، به شرط آن که دوز جذبی توسط تومور را با کمترین میزان تابش فرودی ممکن، افزایش دهند. در این صورت بافت سالم اطراف تومور دچار کمترین آسیب می شود. هدف از این کار توصیف کمی مزیت استفاده از نانوذرات طلا در کاربردهای براکی تراپی است. عدد اتمی طلا 79 است، در واقع این هسته سنگین، با جذب بسیار بالای فوتون ها در تومور، سبب می شود تا تابش ناخواسته به بافت های سالم مجاور کاهش یابد. در این پژوهش، از فانتوم بافت نرم استفاده شده است. این فانتوم به صورت مکعبی با ابعاد cm10×cm10×cm10مدل-سازی شده است. ضخامت تومور 2 سانتیمتر و چشمه ایریدیوم-192 درون بافت نرم فرض شده است. محاسبات با استفاده از کد mcnp4c صورت گرفته است. غلظت نانوذرات طلای تزریق شده به تومور بین 0 تا 5 درصد می باشد. نتایج نشان می-دهد که حضور نانوذرات طلا با غلظت های مختلف، باعث افزایش دوز جذبی درون تومور می شود. حضور نانوذرات طلا باعث می شود تا بافت سالم اطراف تومور، دوز کمتری دریافت کند.

متاستاز استخوان یک پی آمد مهم ناشی از سرطان هایی هم چون پروستات، سینه، کلیه،کبد و ... می باشد .این سرطان ها به ویژه سرطان سینه و پروستات رابطه تنگاتنگی با درد استخوان دارند. متاستاز استخوان در نتیجه ی یک فرایند مخرب پیچیده بین سلول های سرطانی و سلول های میزبان اتفاق می افتد که منجر به حمله ی سلولی، گسترش غیرطبیعی و تحریک فعالیت سلول های اوستئوبلاست (استخوان ساز) و اوستئوکلاست (استخوان خوار) می شود . هدف این پایان نامه محاسبه دوز ناشی از ساماریوم-153 در مدل استخوان پا می باشد که مبتنی بر شبیه سازی مونت کارلو برای ترابرد ذره است. روش های این مطالعه شبیه سازی فرآیند دریافت دوز در مدل استخوان برای درمان متاستازهای استخوانی به وسیله پیگیری رادیودارو در سطح استخوان می باشد. از کد mcnp برای محاسبه میزان دوز جذبی استفاده شده است. در ابتدا مدل ساده ی از استخوان پا با ناحیه های متفاوت شامل ترکیبات و مواد درون استخوان با چگالی های خاص آن را در نظر گرفته و توزیع رادیواکتیویته را بررسی می کنیم. یکی از رادیوداروهای شناخته شده برای تسکین دردهای ناشی از متاستازهای استخوان153sm-edtmp می باشد. با این وجود، این رادیودارو تنها در تعداد اندکی از کشورها استفاده می شود. که به دلیل قیمت بالای ساماریوم غنی شده و نیمه عمر کوتاه 153smمی باشد. 153sm یک رادیونوکلید با نیمه عمر فیزیکی 9/1 روز است که از طریق گسیل بتا واپاشی می کند. ذره بتاهای آن دارای ماکزیمم انرژی 0.81mevو 0.71mev و 0.64mev می باشد انرژی میانگین 0.23mevمی باشد ، و دارای برد 0.55mmدر بافت نرم است که در کاهش دردهای متاستازهای استخوان مفید است و همچنین پرتو گاما با انرژی103kev گسیل می کند که برای تصویر برداری توزیع رادیو دارو مناسب است153sm .با اتیلن دیامین تترامتیلن فسفونیک به منظور تشکیل153sm-edtmp ترکیب می شود. این ترکیب فسفات در اسکلت متناسب با فعالیت استخوان زایی تمرکز می یابد. پس از تزریق درون وریدی کمتر از 1% در خون در مدت 5 ساعت باقی می ماند. در حدود 65% مقدار در اسکلت باقی می ماند. دفع از طریق ادرار تقریباً پس از 6 ساعت کامل می شود.

هدف اصلی در پرتودرمانی رساندن بیشترین دوز به سلول های تومور و کمترین دوز به بافت طبیعی است. از آن جایی که ارتباط تنگاتنگی بین احتمال کنترل موضعی تومور و آسیب بافتی طبیعی با دوز جذبی وجود دارد، بنابراین کنترل صحت دوز رسیده به حجم هدف یک بخش حیاتی از برنامه ی کنترل کیفی در رادیوتراپی است. یک پارامتر مهم در محاسبه ی دوز جذبی، کسر جذبی است. در بین پرتوهای مورد استفاده در پرتودرمانی، ذرات بتا به دلیل برد کوتاه خود این برتری را دارند که آسیب کمتری به بافت های سالم اطراف موضع مورد نظر می زنند. چشمه های مورد بررسی در این پژوهش چشمه ها p32,sm153,y90,c14وsr90هااست کهp32, y90, c14و ُsr90 گسیلنده ی بتای خالص اند و صرفاً جهت درمان مورد استفاده قرار می گیرند.در این پژوهش از کد mcnp4c برای محاسبه ی کسر جذبی بتاها در کره ها و بیضی گون های با حجم مختلف متشکل از بافت نرم استفاده شده است. روش کار به این صورت می باشد که ابتدا برای هر یک از چشمه های بیان شده در بالا، 250 بیضی گون با حجم هایی از 1 تا 250 میلی متر برای هر نوع بیضی گون پخیده و کشیده برای زمانی که چشمه درون بافت به طور یکنواخت توزیع شده باشد شبیه سازی گردید و با استفاده از کد mcnp4c تالی *f8 را محاسبه کرده و با تقسیم بر انرژی متوسط ذرات بتا ،کسر جذبی برای هر ایزوتوپ محاسبه شد. این کار برای 125 کره از شعاع های 2/0 تا 25 سانتی متر تکرار شده است. و در نهایت نمودار کسر جذبی بر حسب شعاع رسم کرده و با برازش بر روی این نمودارها پارامترهای مهم در محاسبه کسر جذبی را بدست آورده ایم. این نتایج می تواند برای محاسبه دوز دقیق در پزشکی هسته ای مورد استفاده قرارگیرد.

غده تیروئید می تواند دستخوش بیماری های متفاوتی شود که از جمله آنها پرکاری آن می باشد. یکی از روش های درمان پرکاری تیروئید استفاده از ید 131 می باشد. هدف اصلی در درمان با رادیوایزوتوپ ید ???، ایجاد بیشترین دوز جذبی در غده تیروئید و کمترین دوز ممکن در سایر اندام هاست؛ تا بیشترین اثر درمانی و کمترین عوارض جانبی ایجاد شود. برای سنجش توزیع دوز در بافت تیروئید معمولا توزیع یکنواخت ید در حجم تیروئید در نظر گرفته می شود. هر بافت زنده ای از سلول ها تشکیل شده است، و این سلول ها هستند که متابولیسم بدن را در دست دارند. این سوال مطرح است که ید در مقیاس سلولی در کدام بخش آن ذخیره می شود (هسته، سیتوپلاسم، پوسته یا کل سلول)؟ هدف از این مطالعه محاسبه دوز جذبی تیروئید در مقیاس سلولی است. نتایج کار با حالت توزیع همگن چشمه در بافت تیروئید مقایسه شده است. در بخش اول، شبیه سازی یک سلول بیولوژیکی تیروئید انجام گرفت. در این بخش تاثیر جذب ید در هسته، سیتوپلاسم و پوسته بررسی شد. در بخش دوم کره ای با شعاع تقریبا µm 50 شبیه-سازی شد. حدود 313 سلول بیولوژیکی در این کره جای می گیرند. در بخش سوم کره ای با شعاع µm100 شبیه سازی شد که حدود 2645 سلول بیولوژیکی را در بر می گیرد. پنج حالت برای چشمه در این دو بخش در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که در مقیاس های کوچک تفاوت قابل ملاحظه ای بین توزیع دوز در مدل سلولی و مدل چشمه همگن وجود دارد. کسر جذبی بتا و کسر جذبی گاما با افزایش حجم افزایش. یافته است.

با وجود پیشرفت های زیاد در پرتو درمانی، اُفت نمایی فوتون های اولیه بواسطه ی ماهیت برهمکنش فوتون با ماده به عنوان اصلی ترین چالش باقی مانده است. فوتون ها برد خوش- تعریفی ندارند و دز آن ها به طور نمایی کاهش می-یابد، لذا، اندام های قبل و پس از ناحیه ی مورد نظر، دز قابل توجهی دریافت می کنند. امروزه، تکنیک های جدید بر پایه باریکه های ذرات باردار در بسیاری مراکز پرتو درمانی در سراسر جهان گسترش یافته اند. ذرات باردار در انتهای بردشان چگالی یونش بالایی دارند و بیشتر انرژی شان را در انتهای مسیر آزاد می کنند که به صورت قله ای با یک فرود نهایی شدید به نام قله ی برَگ ظاهر می شود. برتری های فیزیکی برای مقاصد درمانی، نظیر؛ برد خوش- تعریف، و فقدان دز خروجی، ذرات باردار را به ابزار بسیار خوبی برای انتقال دُز فیزیکی بیشتر به بافت سرطانی و در عین حال دز کمتر به بافت سالم اطراف، تبدیل کرده است. با اینهمه، مقداری دز ناخواسته ی ناشی از نوترون ها و فوتون های ثانویه، به نواحی دور از بافت هدف، دغدغه ای است که جای خود را دارد. در این مطالعه، در گام نخست با استفاده از کد مونت کارلوی mcnpx یک فانتوم بره ای سر انسان شبیه سازی گردید که توسط باریکه های مدادی پروتون، مطابق با یک تکنیک روبش باریکه مدادی (pbs) نوعی مورد تابش قرار گرفت. نوع و ترکیب بافت ها از icru46 و همچنین اطلاعات مورد نیاز از فانتوم مرد بزرگسال از سری خانواده mird-ornl برگرفته شده است. گستره انرژی مناسب برای باریکه های پروتونی به منظور ظهور قله های برگ در داخل بافت مغز تخمین زده شد. تفرق انرژی و یا تفرق برد و همچنین پراکندگی چندگانه نیز مطالعه شده است. انرژی بر جای گذاشته شده و دز جذبی در بافت های مختلف سر، بویژه درون مغز، ناشی از ذرات اولیه و همچنین فوتون ها و نوترون های ثانویه به همراه طیف انرژی آن ها محاسبه شد. میزان انرژی فرار کرده از سر توسط نوترون ها و فوتون های ثانویه نیز تعیین گردید. مشاهده شد که برای یک باریکه پروتونیِ mev 100، تقریباً 83 % از انرژی توسط مغز جذب می شود، و حدود 10 % انرژی فرودی به قسمت بالایی جمجمه منتقل می شود. برای یک نمایه تعدیل شده، بطور متوسط، حدود mev 6/85 (6/82 %) انرژی پروتون در حجم مغز برجای گذاشته می شود که از این میان mev 8/32 (32 %) به تومور منتقل می شود. نشان داده شد که نوترون های ثانویه از اهمیت بیشتری نسبت به فوتون های ثانویه در خارج ساختن انرژی از بافت مغز، برخوردار می باشند. برای باریکه های با انرژی بالا، میزان انرژی خارج شده توسط نوترون ها تقریباً 10 مرتبه بیشتر از فوتون ها است. برای باریکه mev 120 ، کل انرژی خارج شده از سر توسط فوتون ها و نوترون های ثانویه حدود 1 % تخمین زده شد. برای نمایه تعدیل شده، تولید فوتون و نوترون ثانویه به ترتیب 9/4 % و 3/7 % می باشد. برای این مورد، انرژی خروجی توسط نوترون ها 53/0 %، و توسط فوتون ها 19/0 % برآورد شد. در پروتون درمانی، یک قله برَگ پهن شده (sobp) برای ایجاد یک توزیع دز یکنواخت در حجم هدف بکار می رود. به منظور ایجاد sobp، چندین قله برَگ با بردهای مختلف، متناظر با انرژی هایِ ورودی متفاوت و با شدت-های (وزن های) معین ترکیب می شوند. در یک سامانه پراکندگی غیرفعال، باریکه معمولاً از یک سیکلوترون و با انرژی ثابت خارج می شود. یک sobp با یک چرخ تعدیل گر برد، که اساساً یک چرخ دوار متشکل از پره هایی با ضخامت-های مختلف است، و یا با استفاده از فیلترهای صلب ایجاد می شود .در این مطالعه، با استفاده از ابزار geant4 یک باریکه-خط پراکننده ی غیر فعال شبیه سازی شد. برخی از خصوصیات اولیه باریکه فرودی از طریق مقایسه با تجربه مورد آزمون قرار گرفت. یک "کلاس" تعدیل گر با قابلیت تغییر آسان به منظور ساخت هر چرخ تعدیل گر دلخواه با گستره تعدیل معین اعمال گردید. نتایج شبیه سازی و تجربی با یکدیگر مقایسه شد. چندین جابجاگر برد کمکی، مجموعه ای از قله های برَگ شبیه سازی شده را فراهم می آورند. سپس با بهره گیری از یک الگوریتم ریاضی، وزن هر قله برَگ منفرد، برای ایجاد یک توزیع دز هموار در عمق هدف (sobp)، محاسبه می شود. آنگاه چرخ تعدیل گر مورد نظر در تجربه و شبیه سازی ساخته و مقایسه نتایج انجام گردید. همچنین توزیع انرژی و شار باریکه به همراه انتقال انرژی خطی (let) به صورت تابعی از عمق نفوذ بدست آمد. سهم هر کدام از مولفه های باریکه-خط در تولید فوتون ها و نوترون های ثانویه بررسی گردید. نشان داده شد که 6/99 درصد از پروتون ها از مسیرشان پیش از رسیدن به حجم هدف، حذف می شوند، و حدود 5 درصد تحت تاثیر برهمکنش های هسته ای با مولفه های باریکه-خط واقع می شوند. باریکه های پروتون لیزری، تولید شده توسط برهمکنش های لیزرهای پرتوان با هدف های جامد، نیز در این رساله مورد بررسی واقع شد. این تکنیک یکی از حوزه های جالب توجه در میان تکنیک های جدید شتابدهی می باشد. باریکه-های حاصل به این طریق، می توانند تا چند صد میلیون الکترون ولت شتاب داده شوند و بنابراین یکی از نخستین نامزدها برای کاربردهای پزشکی آتی هستند. در چارچوب پروژه الیمِد(elimed)، یک مولفه ی کلیدی سامانه انتقال باریکه، یعنی یک سامانه گزینش انرژی (ess)، بر پایه دوقطبی های مغناطیسی دایمی طراحی گردید که قابلیت گزینش انرژی مناسب در یک پیکربندی باریکه پروتون لیزری را دارد. شبیه سازی مونت کارلو با استفاده از ابزار geant4 انجام پذیرفت و چندین آزمون تجربی اولیه برای بررسی عملکرد این ابزار صورت گرفت. کد توسعه داده شده به این منظور، امکان انتخاب ماده و ضخامت مناسب برای همسوساز میانی، به منظور کمینه ساختن تولید ذرات ثانویه و همچنین برآوردهای ضروری حفاظت در برابر پرتو، برای طراحی عناصر حفاظتی مناسب را در اختیار قرار می-دهد. مواد مختلف برای همسوساز میانی در نظر گرفته شد و بر پایه نتایج حاصل؛ آلومینیم و برنج گزینه های مناسبی از منظر تولید نوترون های ثانویه می باشند و همچنین طبق انتظار، مواد با عدد اتمی بالا، نظیر تنگستن و سرب، بهره فوتونی را پس از سامانه گزینش کمینه می سازند.

متاستاز استخوان یک پیامد مهم ناشی از سرطان هایی همچون پروستات، سینه، کلیه، کبد و .... می باشد (به انتقال و جابه جایی سلول های سرطانی از محل رشد تا مکان هدف متاستاز گفته می شود). این سرطان ها به ویژه سرطان سینه و پروستات رابطه تنگاتنگی با درد استخوان دارند. مهم ترین عارضه ی متاستازهای استخوانی درد شدید، به هم فشردگی نخاع و محدودیت در تحرک است. در این بین تمایل به استفاده از رادیونوکلئیدها در درمان ضایعات استخوانی به ویژه تسکین و کاهش درد استخوانی موضوع تازه ای نیست، ولی اخیراً مورد توجه مجدد قرار گرفته است. از جمله این رادیوایزوتوپها ترکیبات فسفر(p32)، استرانسیوم(sr89)، ساماریوم(sm153)، رنیوم(re186) و رنیوم(re188) است. در برآورد خطرات ناشی از تابش، اطلاع از مقدار دوز جذب شده در اندام ها در اثر رادیوداروهای تجویزشده در بخش های تشخیصی و درمانی پزشکی هسته ای، امری ضروری به نظر می رسد. با توجه به این که کدmcnp توانایی بالایی در شبیه سازی ترابرد تابش ها، تعریف هندسه های پیچیده و محاسبات دزیمتری دارد و می توان فانتوم بدن انسان را بر اساس معادلات هندسی اعضای بدن شبیه سازی کند؛ در این پژوهش دوز جذبی بتاها و گاماها 32p، 89sr، 153sm و 186re برروی ستون فقرات با استفاده از کد شبیه سازی mcnp مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده از این پژوهش، ملاحظه شد که برای تومورهایی که عمق بیشتری در استخوان دارند، بهتر است از رادیوایزوتوپ های 32p و 89sr و برای سلول های سرطانی که در سطح استخوان گسترش بیشتری دارند، از رادیوایزوتوپ های 153sm و 186re استفاده شود.

در این پژوهش، تغییر دوز جذبی پوست بر حسب عمق برای بعضی گسیلنده¬های بتا و باریکه¬های آلفا با استفاده از کد mcnpx محاسبه شده است. رادیوایزوتوپ¬هایی که تا به حال برای درمان سرطان پوست مورد بررسی قرار گرفته¬اند می¬توان به 90y ،89sr ،32p و 147pm اشاره کرد و همچنین از گسیلنده¬های آلفا به عنوان نشاندار در درمان سرطان پوست تا کنون مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش محاسبات برای رادیوایزوتوپ¬های بتازای 189re، 188re، 180re،182re ،186re رنیوم و برای رادیوایزوتوپ¬های بتازای دیگری نظیر 90y ، 89srو 32p انجام شده است. که، از بین رادیوایزتوپ¬های رنیوم،186re و189re کمترین دوز را داشته و کاهش دوز آن¬ها شیب تندی دارد و رادیوایزتوپ¬های 182re و 180re که دوز شبیه به هم و همچنین با رادیوایزتوپ 188re که کاهش آهنگ دوز شبیه به هم دارند و ایزتوپ¬های 32p و89sr که دوز متوسطی را دارند و افت سریع ندارند، بیشترین دوز مربوط به90y است که کاهش آهنگ دوز ملایم¬تری دارد. کاهش نمایی دوز جذبی نمودار¬های بتازا نشان دهنده اینست که این رادیوایزتوپ¬های مختلف برای درمان سرطان¬های پوستی با عمق نفوذهای متفاوت مفید می¬باشند، و همچنین محاسبات برای باریکه¬های آلفا با انرژی¬های 50 و 75 و 100 مگا الکترون ولت انجام شده است که به علت برد کوتاه آلفای تابش شده از رادیوایزتوپ¬ها، پیشنهاد می¬کنیم از شتابدهنده کوچکی برای درمان سرطان¬های پوستی استفاده شود زیرا انتقال خطی انرژی ذرات آلفا حدود 100 برابر و اثر نسبی بیولوژیکی آن¬ها نیز به مراتب خیلی بیشتر از ذرات بتا می¬باشد. مقدار انرژی که به سلول¬های هدف داده می¬شود نیز بیشتر بوده و بدین طریق ذرات هسته¬ای کمتری برای از بین بردن سلول¬های سرطانی لازم است.

سرطان پستان یکی از شایع ترین سرطان ها در بین زنان است، که مانند دیگر سرطان ها از رشد خارج از قاعده یک سلول نشات می گیرد. معمولاَ برای تشخیص این بیماری در مراحل اولیه از ماموگرافی استفاده می شود که اساس آن، تصویر برداری به کمک اشعه x کم انرژی می باشد. برای رسیدن به وضوح بهتر در این تصویر برداری و رساندن کمترین آسیب به بدن بیمار گزینش بهترین ضخامت و جنس در هدف- فیلتردستگاه بسیار ضروری می باشد. هدف این پروژه محاسبه دوز عمقی و سطحی ناشی از هدف- فیلتر های مختلف در فانتوم پستان می باشد. برای شبیه سازی مسئله و بررسی فرآیند دریافت دوز در پستان با کمک کد مونت کارلوی mcnpx مدل ساده ای از بافت پستان در نظر گرفته شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از این مطالعه ملاحظه شد که با تغییر هدف- فیلتر در دستگاه میزان دوز دریافتی به شکل قابل توجهی تغییر می کند.

در این پروژه تغییر دز جذبی پوست بر حسب عمق برای رادیوایزوتوپ های re180، re182، re186 ، re188 و re189 با استفاده از کد محاسباتی varskin2، برای درمان سرطان های پوستی محاسبه شده است. این ایزوتوپ ها ابتدا با استفاده از sadmod2 که کد همراه با varskin2 می باشد، به کتابخانه این کد اضافه شدند. در sadmod2 کابر می بایست پایگاه داده پایه ای فراهم کند. بعد از قرار گرفتن این ایزوتوپ ها در کتابخانه کد varskin2، دزسنجی ایزوتوپ های رنیوم با هندسه های مختلف انجام شد. محاسبات نشان می دهد تغییرات دز جذبی در پوست برای همه این ایزوتوپ ها، به صورت یک تابع نمایی است. با توجه به نمودارهای کد varskin2 مشاهده می شود که با دور شدن نقاط از چشمه، دز بسیار سریع و به طور قابل توجهی کاهش می یابد، و این به علت برد کوتاه ذرات بتا است. که از بین ایزوتوپ های رنیوم، re188 عمق نفوذ بیشتری نسبت به دیگر ایزوتوپ ها دارد (تا 4/5 mm) و تا به حال در درمان سرطان های کبد، ریه، استخوان استفاده شده است. و برای سرطان پوست بازال (bcc) که در لایه پایینی اپیدرم که همان لایه سلول های بازال است مناسب می باشد. تغییرات دز جذبی re180، re182 بسیار شبیه هم می باشد و بعد از re188 عمق نفوذ 3 mm را دارد اما کاهش آهنگ دز آن شبیه re188 است و افت سریع جذب دز ندارد به همین دلیل برای سرطان پوست اسکاموس (scc) که در لایه های میانی پوست شکل می گیرد مناسب است. از این میان re186 و re189 نفوذ کمتری (تا 1/2 mm) دارد و تابع نمایی کاهش دز آنها شیب تند و افت شدیدی دارد که این نشان می دهد این ایزوتوپ به هیچ عنوان برای سرطان های پوستی عمیق مناسب نیست. اما می-توان برای درمان سرطان های پوست ملانومی که از نوع سطحی هستند، استفاده نمود. در پایان دزسنجی ایزوتوپ های y90، ho166، sr89 ، p32 که تا به حال از آنها در پرتو درمانی بسیار استفاده شده است، انجام شد. که نتایج نشان داد، y90 بیشترین عمق نفوذ (حداکثر تا 5/5 mm) را داراست، حتی بیش از re188. ho166حداکثر عمق نفوذی تا 4 mm، p32 حداکثر عمق نفوذی تا 3/5 mm و sr89 حداکثر عمق نفوذ 3 mm را دارند و در عمق بیشتر از 2 mm به شدت دز نفوذی آنها کاهش می یابد. به همین منظور این سه ایزوتوپ برای درمان سرطان پوست اسکاموس (scc) که در لایه میانی پوست شکل می گیرد، مناسب هستند.

یکی از مهمترین پیامدهای ناشی از سرطان¬هایی چون پروستات، پستان، کلیه، کبد و ... انتقال سلول¬های سرطانی به نقاط دوردست بدن و ایجاد متاستاز است که متاستاز استخوانی شایع¬ترین نوع آن است. مهمترین عارضه¬ی متاستاز استخوانی دردی است که به تدریج پیشرفت می¬کند. رادیودارو درمانی بهترین و موثرترین روش درمانی به منظور تسکین و کاهش درد استخوانی است. از جمله رادیوداروهای مورد توجه می¬توان به p(_ ^32)، (_ ^89)sr_ ، (_ ^153)sm، (_ ^186)re، (_ ^188)re اشاره کرد. در برآورد خطرات ناشی از تابش، اطلاع از مقدار دوز جذب شده رادیودارو توسط اندام¬ها در بخش¬های تشخیصی و درمانی پزشکی هسته¬ای امری ضروری است. کد mcnpx قابلیت شبیه¬سازی ترابرد تابش¬ها، تعریف هندسه¬های پیچیده و دوزیمتری دارد درنتیجه می¬توان ارگان¬های بدن انسان را شبیه¬سازی کرد، در این پژوهش ناحیه لگن و محتویات درونی آن را با استفاده از این کد شبیه¬سازی نموده و دوز و انرژی جذبی را برای چند رادیوایزوتوپ محاسبه کرده¬ایم. براساس نتایج بدست آمده از این پژوهش ملاحظه شد که برای تومورهایی که عمق بیشتری در استخوان دارند، بهتر است از رادیوایزوتوپ¬های re(_ ^188)، (_ ^32)p، (_ ^89)sr و برای تومورهایی که در سطح استخوان گسترش بیشتری دارند از رادیوایزوتوپ¬های sm(_ ^153)، (_ ^186)re استفاده شود.

امروزه استفاده از رادیوگرافی تک دندان (رادیوگرافی پری آپیکال) امری رایج است. اگرچه میزان تشعشعات این نوع رادیوگرافی در مقایسه با دیگر پرتوهای تشخیص کمتر است اما به دلیل استفاده زیاد از آن خطر ابتلا به تومور مغزی و سرطان تیروئید را افزایش می¬دهد. در این رساله با استفاده از کد mcnpx طیف اشعه ایکس برای هدف-فیلترهای مختلف دستگاه محاسبه می¬گردد و سپس تأثیر خصوصیات دستگاه رادیوگرافی پری آپیکال در میزان دوز جذب شده در دندان بیمار و بافت¬های اطراف آن بررسی می¬شود

اولین هدف مطالعه این است که در داخل یک فانتوم آب دوز را در اطراف یک چشمه براکی¬تراپی که در مکان¬های مختلف و یا در حال چرخش است را به روش جمع ماتریس محاسبه کنیم. کد مونت¬کارلو (mcnp) که به¬طور گسترده¬ای برای انجام محاسبات تابش و ارزیابی دوز در براکی¬تراپی استفاده می¬شود، برای موقعیت¬های پیچیده، مثل زمانی¬که از چند چشمه استفاده می¬کنیم، یا وقتی که یک چشمه در حال حرکت و یا در حال چرخش باشد ، روش مونت¬کارلو برای محاسبه دوز، بسیار طولانی خواهد شد. از کد mcnp برای محاسبه دوز اشعه در اطراف یک منبع براکی¬تراپی ایریدیوم-192 استفاده شده است و نتایج بدست¬آمده در یک ماتریس سه¬بعدی ذخیره شد. ما با استفاده از روش جمع ماتریسی با توجه به تعداد چشمه¬ها، مقدار جابجایی و مقدار دوران چشمه¬ها، دوز جذب شده در هر نقطه را بررسی کرده¬ایم. سپس منحنی¬های سه¬بعدی دوز در یک فانتوم کروی آب برای چشمه ایریدیوم-192 با 10 مرحله انتقال و دوران¬های 45 و 90 درجه را رسم کرده¬ایم همچنین، ما این روش را برای مجموعه¬ای از چشمه¬ها نیز به¬کار برده¬ایم . روش جمع ماتریس می-تواند برای محاسبات دوز سه¬بعدی برای هر نوع منبع براکی¬تراپی که تغیر مکان و یا چرخش داشته باشد، استفاده شود. این روش ساده¬تر و خیلی سریع¬تر از روش معمول مونت¬کارلو است. علاوه بر این، می¬توان آن را برای مطالعه¬ی بهینه¬سازی دوز نیز به¬کار برد. دومین هدف دراین تحقیق این است که با استفاده ازالگوریتم ژنتیک مناسب ترین مکان و مناسب ترین زمان باقی¬ماندن چشمه¬های ید-125 را در چند هدف دو¬بعدی به¬گونه¬ای تعیین کنیم که بیشتر نقاط واقع بر روی مرز آن هدف، یک دوز دلخواه را داشته باشند. در این پژوهش، ابتدا مکان اولیه چشمه¬های براکی¬تراپی را درون هدف مشخص می¬کنیم؛ و سپس با بهره¬گیری از کد نوشته شده به زبان مطلب مبتنی بر الگوریتم ژنتیک سعی می¬کنیم بهینه¬ترین شرایط مکانی و زمان درنگ را برای چشمه¬هارا بدست آوریم. نتایج حاصل از این تحقیق می¬تواند در بهینه¬سازی طرح درمانی براکی-تراپی بسیار مفید باشد.

ساعت داخلی ذرات توسط دوبروی در سال 1924 ارائه شده است. در آزمایشات انجام شده توسط گونره و همکارانش یک باریکه الکترونی با انرژی mev80 در امتداد محور <110> تک بلور سیلیکون به ضخامت 1 میکرومتر فرود می آید. نتایج آزمایشات آنها نشان داد که برهم¬کنش الکترونها با محورهای بلور در انرژی معینی که از رابطه دوبروی تعیین می¬شود، یک حالت تشدیدی دارد. به این صورت که نسبت گذار الکترونها در بازه انرژی نزدیک انرژی تشدید یک فرورفتگی نشان می دهد. در این پروژه ما این آزمایش را شبیه¬سازی کرده ایم و فرورفتگی در گذار الکترون¬ها در حین کانال زنی در داخل بلور را بدست آورده ایم. همچنین توزیع فضایی و زاویه¬ای الکترون¬ها را پس از خروج از کریستال سیلیکون بدست ¬آورده ایم. این کار توسط نرم افزار محاسباتی mathematica انجام شده است.

در این پژوهش از یون های کربن12 با انرژی mev 2835، بور10 با انرژی mev2120 و پروتون با انرژیmev125 به عنوان چشمه و از یک فانتوم بیضوی که توسط ابزار مونت کارلوی geant4شبیه سازی شده، استفاده شده است. قله ی براگ و نمودارهای انتقال انرژی خطی برای سه ذره محاسبه شده که درصد جذب دوز برای کربن در محدوده ی تومور %38.01، برای بور %38.53 و برای پروتون %42.90 می باشد. ذرات ثانویه ی تولید شده توسط کربن12 و بور10 ایجاد دنباله ای در اطراف قله¬ی براگ می کنند که این دنباله در پروتون مشاهده نشده است و بیشترین تأثیر در دنباله مربوط به دوز ذره ی آلفا می باشد. نمودارهای دو بعدی و سه بعدی نیز برای درک بهتر از میزان دوز جذبی رسم شده است. شار ذرات ثانویه¬ی آلفا، دوترون، گاما، هلیم، نوترون، پروتون، پوزیترون و تریتون بر حسب انرژی خود ذارت و عمق فانتوم محاسبه شده است؛ از این میان شار نوترون از اهمیت بالایی برخوردار است که با توجه به نتایج به دست آمده بیشترین شار مربوط به همان نوترون های حرارتی می باشد. در نهایت هم rbe و دوز بیولوژیکی برای %10 بقای سلول های تومور با باریکه های کربن12 و بور10 محاسبه و مقایسه شده اند.

اگر سلول های استخوان ساز بدن شروع به تکثیر غیر عادی و غیرقابل کنترل کنند، توده استخوانی در بدن ایجاد می شود.با وجود پیشرفت های زیاد در پرتو درمانی، فوتون ها در مقایسه با ذرات باردار برد خوش تعریفی ندارند و دوز آنها بطور نمایی کاهش می یابد. لذا اندام های سالم قبل و بعد از ناحیه مورد نظر نیز دوز قابل توجهی دریافت می کنند. در این پژوهش استخوان فمور و هومروس در قسمت ران و بازو در کودکان توسط کد مونت کارلو شبیه سازی شد و در معرض تابش باریکه مدادی پروتون قرار گرفت. بازه های انرژی مناسب به منظور ذخیره بیشینه ی دوز در بافت هدف برآورد شد.

مقدار زیادی از رادیوداروهای تجویز شده برای درمان و یا تشخیص بیماری از طریق کلیه دفع می شوند، بنابراین دوز جذبی ناخواسته تابش در کلیه ایجاد می شود. از آنجا که دوز جذبی بالا در کلیه باعث از کار افتادن کلیه می گردد؛ هدف از این تحقیق محاسبه دوز جذبی در کلیه ناشی از دفع بیولوژیکی رادیوداروهاست

جو زمین از لایه های مختلف تشکیل شده است که این تقسیم بندی لایه ها بر اساس ویژگی های فیزیکی و شیمیایی و ارتفاع سطح زمین می باشد؛ در این پژوهش قصد داریم یک باریکه ی مدادی از پروتون با انرژی e=?10?^5 mev که در حد انرژی پروتون های خورشیدی است، را به لایه های مختلف جو بتابانیم که در نتیجه ی آن واکنش های زیادی در بین این لایه ها به وقوع می پیوندد.

در این پایان نامه با استفاده از کد مونت کارلویی mcnpx اقدام به شبیه سازی اثر پروتون های فرودی به جو کره زمین نموده ایم و علاوه بر شار ذرات پروتون، شار ذرات ثانویه نوترون و فوتون را در لایه های مختلف جو زمین به ازای انرژی های مختلف پروتون فرودی به جو کره زمین را محاسبه نموده و نمودار شار بر حسب انرژی و سطح را برای هرکدام رسم کرده ایم. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهند با افزایش انرژی پروتون های فرودی به جو کره زمین، شار ذرات اولیه و ثانویه نیز افزایش می یابد.

برای درمان سرطان پوست، در مواردی که عمل جراحی در منطقه مورد نظر مشکل بوده یا جراحت بدی را به جای بگذارد، پرتودرمانی می تواند روشی مفید و موثر باشد. در این پژوهش که برای مقایسه دُز جذبی بین پرتوهای الکترون و یونهای سبک انجام گرفته است، از باریکه های الکترون با انرژی های 3/0 تا 6 مگا الکترون ولت و یونهای سبک از جمله آلفا و پروتون با انرژی های 10 تا 225 مگا الکترون ولت، به عنوان چشمه و از یک فانتوم مکعبی که شامل پوست، بافت چربی و بافت نرم است و توسط کد mcnp شبیه سازی شده است، استفاده کردیم. تغییرات دُز جذبی برحسب عمق و نمودار درصد دُز عمقی را برای سه باریکه با انرژی های محدوده ذکر شده، به صورت جداگانه محاسبه کرده و نمودارهای آنها را رسم نمودیم. برای باریکه های الکترون، با افزایش انرژی باریکه؛ قله انباشت دُز به سمت عمق پوست می رود و برای درمان، با توجه به مکان تومور، می توان انرژی مناسب را انتخاب نمود. اما کاهش دُز الکترون در انتهای مسیر شیب کمی دارد و امکان آسیب به بافتهای سالم بعد از تومور را داریم. اگر توموری از سطح پوست به عمق آن کشیده شده باشد با قرار دادن لایه ی مناسبی از جنس پلی اتیلن روی پوست به همراه چشمه ی الکترونی، می توانیم دُز همواری را به ناحیه ی تومور برسانیم. پرتوهای آلفا و پروتون، چون نسبت به الکترون انتقال خطی انرژی (let) بالایی دارند، بیشترین دُز را در انتهای مسیرشان در ناحیه ی قله براگ به جا می گذارند. پس از قله براگ، دُز به سرعت افت پیدا می کند که سبب می شود کمترین آسیب به بافتهای سالم بعد از تومور برسد و در مقابل بیشترین انرژی باریکه در بافت هدف ذخیره شود و تومور را نابود کند. بنابراین باریکه های یونهای سبک برای درمان تومورهای عمیق پوستی از جمله ملانوم چشمی مفیدند. بعلاوه با افزایش انرژی هر سه نوع باریکه قله انباشت دُز به سمت عمق پوست رفته و بتدریج قله ها پهن تر و بیشینه مقدار آنها (بیشینه ی دُز جذبی) کاهش می یابد. این کاهش ناشی از پراکندگی های کولنی و هسته ای در ماده می باشد. به طور کلی هنگامی که در یک عمق خاص توموری داشته باشیم، درمان با باریکه یونهای سبک می تواند نقش بهتری داشته باشد زیرا از لحاظ زیست شناختی آسیب کمتری را به بافت سالم داشته و در محدوده قله براگ دُز بالایی در بافت ذخیره می کند و بهترین درمان صورت می گیرد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

این پروژه به بررسی امکان استفاده از دستگاه فعالسازی بدن موجود زنده به کمک نوترون، و اندازه گیری ازت از کل بدن موجودات زنده اختصاص دارد، و در آن، بر هم کنش نوترون با مواد تشکیل دهنده بدن، اصلاح سیستم برای افزایش شار نوترونها، به خصوص شار نوترونهای سریع، و رفع نقایص و کاستی های سیستم آشکارسازی مورد بررسی قرار می گیرد. ملاحظات دزسنجی، مهمترین بخش موارد بررسی امکان کلینیکی نمودن دستگاه است . دزسنجی، نوترونهای سریع با طیف سنجی ne213، دزسنجی نوترونهای حرارتی با آشکارساز he مدرج شده با مانیتور nm2b، و دزسنجی پرتوهای گاما با دزسنج pdr4 انجام شده است . آهنگ دز هم ارز 1123usv/h به دست آمده است ، که با استفاده از چهار آشکارساز nai(tl) با ابعاد بلور "5 ×"5 ضروری است . برای مدرج سازی سیستم، از فانتوم های حاوی درصدهای وزنی مختلف ازت ، استفاده شده است . نتایج، رابطه ny/hy با درصد وزنی ازت کاملا خطی نشان می دهد و رابطه بین nm/hm با ny/hy به صورت زیر به دست می آید: nm/hm0/01575 + 173/1543ny/hy با جمع آوری طیف 6kg گوشت ، میزان ازت آن 2/79 درصد وزنی محاسبه شد. نهایتا، مقایسه هایی با کارهای دیگران، به عمل می آید.