تعیین پنجره انرژی و طراحی کولیماتور مناسب جهت تصویربرداری از تابش ترمزی با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو

مقدمه:در پزشکی هسته ای درمانی هدف استفاده از رادیو دارو ، از بین بردن نسوج سرطانی است. درحالی که هدف در پزشکی هسته ای تشخیصی، مشاهده توزیع رادیو دارو و مقدار اکتیویته در قسمت های مختلف است. در رادیونوکلئیدهایی که فقط تابش کننده بتا هستند، برای به دست آوردن توزیع رادیونوکلئید می توان از تابش ترمزی استفاده کرد. فیزیک اشعه ترمزی به صورت تئوری در دو حالت لایه نازک و لایه ضخیم باید در نظر گرفته شود. یک هدف لایه نازک آن قدر نازک است که الکترون در برخورد به آن هیچ انرژی توسط یونیزاسیون از دست نمی دهد و هیچ برخورد الاستیک قابل توجه رخ نمی دهد. کارایی کولیماتور برحسب حساسیت و رزولوشن ارزیابی می شود. نفوذ از دیواره سبب می شود که psrf دنباله طولانی تری داشته باشد. حداکثر مقدار موردقبول برای نسبت نفوذ از دیواره کمتر از 5% است. در حال حاضر دقیق ترین روشی که برخورد فوتون و الکترون را با ماده و درنتیجه توزیع دوز جذبی و تصویربرداری تابش ترمزی را انجام دهد، روش مونت کارلو می باشد. هدف از این تحقیق، تخمین بیناب پرتو ترمزی خروجی با توجه به نوع بافت و بیناب پرتو بتای تابشی و نیز طراحی کولیماتور مناسب برای تصویربرداری از پرتو ترمزی بوده است. مواد و روش ها: در اعتبارسنجی کدهای مونت کارلوی gate و mcnpx جهت تولید پرتوهای ترمزی با استفاده از دستگاه hpge طیف انرژی رادیو داروی فسفر-32 به صورت محلول در ظرف آب به دست آمد و با نتایج شبیه سازی مقایسه صورت گرفت. در مرحله بعد برای انتخاب مدل فیزیکی شبیه سازی از محاسبات قدرت توقف estar برای اعتبارسنجی استفاده شد. محاسبه طیف انرژی اشعه ترمزی عناصر بافتی انجام شد و با استفاده از آن مدل محاسباتی برای به دست آوردن طیف انرژی تابشی ترکیب بافتی پیشنهاد و نتایج تعمیم داده شد. همچنین پارامترهای کولیماتور انرژی پایین به عنوان ملاک حساسیت برای مقایسه با کولیماتورهای لایه ای در نظر گرفته شد و از فیلتر واینر برای حذف اثر کدر شدگی ناشی از پراکندگی فوتون و نفوذ از دیواره استفاده شد. بحث و نتیجه گیری: در نتایج به دست آمده با آزمون همبستگی پیرسون معنی داری بین طیف انرژی نتایج شبیه سازی با داده های عملی بیشتر از 0.95 به دست آمد. همچنین هرچند مدل های فیزیکی در توزیع واگذاری دز تفاوت هایی مشاهده می شود، بااین حال در محاسبات قدرت توقف تابشی باهم توافق خوبی دارند. در محاسبه طیف تابش ترمزی آب حاصله از نتایج شبیه سازی و ترکیب دو عنصر اکسیژن و هیدروژن هم معنی داری بیشتر از 0.95 به دست آمد. پس از محاسبات شبیه سازی های مربوط به کولیماتورهای لایه ای مشاهده شد که میزان حساسیت و رزولوشن با تعداد لایه های اضافه شده افزایش می یابند. علیرغم مقالات متعددی که درزمینه بهبود رزولوشن با فیلتر واینر وجود داشت، در این تحقیق تغییر چندانی پس از استفاده از فیلتر واینر در رزولوشن به دست نیامد. همچنین نتایج مربوط به تصویربرداری از فانتوم تنه نشان داد که پنجره انرژی بهینه برای تصویربرداری تابش ترمزی از کبد بین 20-190 kev می باشد. واژه های کلیدی: اشعه ترمزی، کولیماتور ، پنجره انرژی ، مونت کارلو ، تصویربرداری