استفاده از کد مونت‌کارلوی فلوکا برای شبیه‌سازی توزیع دز پروتون‌ برای فانتوم‌های آب و مغز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو

2 گروه پژوهشی ایمنی هسته‌ای و حفاظت پرتوی، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای سازمان انرژی اتمی، تهران، ایران.

3 گروه پرتو پزشکی، دانشکده مهندسی هسته ای، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

در این مطالعه سیستم درمانی پروتون‌تراپی با استفاده از کد‌مونت‌کارلوی فلوکا به منظور تعیین توزیع دز پروتون در فانتوم‌های همگن و سی‌تی شبیه‌سازی شده است. تبدیل واحد هانسفیلد از تصاویر سی‌تی فانتوم به مجموعه اطلاعات لازم برای شبیه‌سازی مونت‌کارلو مبتنی بر رویکرد اشنایدر است. دهانک پروتون‌تراپی با استفاده از برنامه‌ی کامپیوتری NEU و کد مونت‌کارلوی فلوکا شبیه‌سازی شده‌است. توزیع‌ دز عمقی وتوزیع دز عمقی SOBP برای فانتوم همگن و فانتوم سی‌تی سر برای باریکه‌ی پروتونی 80 مگاالکترون ولت مورد مقایسه قرار گرفت. قله‌ی براگ فانتوم همگن و فانتوم سی‌تی سر به اندازه‌ی 6 میلیمتر باهم اختلاف داشتند. نتایج شبیه‌سازی نشان داد هرچند در اندازه میدان‌های بزرگ این اختلاف می‌تواند تاثیر ناچیزی در حجم درمان داشته باشد ولی در اندازه میدان‌های کوچک تأثیر چشمگیری در عمده‌ی حجم درمان دارد. لذا در برنامه‌های طراحی درمان در پروتون‌تراپی که محیط آبی در نظر گرفته می‌شود، نتایج برای اندازه میدان‌های کوچک دقت کمتری دارند. همچنین نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داد که کد NEU یک ابزار قدرتمند در طراحی سیستم پراکندگی‌دوگانه که اساس سیستم‌های پروتون‌تراپی را شکل می‌دهند، است

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

FLUKA simulation of proton dose distribution in water and brain phantoms

نویسندگان [English]

  • Amir Movafeghi 2
  • Alireza Kamali asl 3
2 Nuclear Safety and Radiological Protection Research Group, Nuclear Science and Technology Research Institute (NSTRI), Tehran, Iran.
3 1Department of radiation medicine, Faculty of nuclear engineering, Shahid Beheshti University,Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study a dose simulation system was constructed based on the FLUKA Monte Carlo code to simulate proton dose distribution in homogeneous and CT phantoms. Conversion from Hounsfield unit of a patient CT image set to material information necessary for Monte Carlo simulation is based on Schneider’s approach. We used the NEU codes package to design a nozzle of proton therapy system, and we used FLUKA to simulate the transport of protons in the nozzle and a water phantom. Depth dose and SOBP dose distributions for homogeneous and CT head Phantoms for a 80 MeV proton beams were compared. Bragg peak in homogeneous and CT head phantoms were different about 6 mm. The result showed while for large fields these might be local effects, for very small fields in the head region these effects can potentially affect the majority of the treatment volume. Therefore treatment planning programs in proton therapy that water environment is considered, the results are less accurate for small field sizes. Also the simulation results showed that NEU code is a powerful tool in the design of passive-double scattering systems that constitute the basis of Proton therapy nozzles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Proton therapy
  • FLUKA
  • NEU code
  • Bragg peak
  • CT phantom