Studies in Medical Sciences

fa هادرون‌تراپی در درمان سرطان کبد با استفاده از شبیه‌سازی روش مونت‌کارلو HADRON THERAPY IN THE TREATMENT OF LIVER CANCER BY USING SIMULATION OF THE MONTE CARLO METHOD فیزیک پزشکی Medical Physics پژوهشي(توصیفی- تحلیلی) Research پیش‌زمینه و هدف: رایجترین روش در پرتودرمانی خارجی، استفاده از باریکههای فوتون، پروتون، نوترون و یونهای سنگین است. هادرون تراپی برای از بین بردن بافتهای سرطانی با استفاده از ذرات یونیزان میباشد درصورتی‌که کم‌ترین آسیب به بافتهای سالم برسد، حائز اهمیت است. هدف از این تحقیق ارزیابی میزان دز، انرژی و شار در تومور سرطانی داخل بافت کبد و نیز ذرات ثانویه حاصل از هادرونها، به روش شبیهسازی مونت‌کارلوی Geant4 میباشد. مواد و روش کار: در این مطالعهی تحلیلی-کاربردی با استفاده از نرم‌افزار Geant4، شبیهسازی فانتوم بدن انسان و توموری که در داخل بافت کبد قرار دارد انجام شد. دز عمقی، انرژی و شار برای چشمههای کربن و بورون انرژیهای فرودی متفاوت به دست آمد و ناحیه تقریبی بافت هدف به روش برونیابی دادهها تعیین شد. یافتهها: همانطور که مشاهده شد با افزایش انرژی باریکه فرودی، قلهها پهن‌تر و بیشینه مقدار آنها (بیشینه دز جذبی) کاهش مییابد، زیرا برد ذره فقط به انرژی اولیه آن بستگی دارد و بعد از گذراندن دنباله در انتها، در زیر قله براگ، انرژی تخلیه‌شده برای ذرات با انرژیهای مختلف تقریباً یکسان است. طبق شبیه‌سازی انجام‌شده بهترین بازه انرژی جهت شروع برهمکنش و ایجاد پیک براگ پرتو فرودی در محدوده هدف (تومور) در این پژوهش، برای بورون  از 1805 تا  MeV2075 و برای کربن از 2415 تا MeV 3015 میباشد. بحث و نتیجهگیری: هادرون درمانی از دقت بالاتری نسبت به رادیوتراپی معمولی برخوردار است و آسیبهای کم‌تری به سلول‌های سالم خارج از محدوده تومور وارد میکند. زیرا در بازه انرژی مفید محاسبه‌شده، بیشترین دز یا آسیب به تومور وارد میشود. نتایج دز عمقی، انرژی و شار ذرات در تومور داخل بافت کبد فانتوم شبیه‌سازی‌شده و مشاهده‌گردید که هادرونها بعد از طی مسافتی، حداکثر دز و انرژی خود را در ناحیه بافت هدف (تومور) برجای میگذارند. Background & Aim:  The most commonly used method for external radiation therapy is the use of photons, protons, neutrons, and heavy ions. Hadron therapy is used to eliminate cancerous tissues by using ionizing particles which will bring less damage to healthy tissues.The aim of this study was to evaluate the dose, energy, and flux in a cancerous tumor in the liver and also secondary particles produced by hadrons, which is using the Geant4 Monte Carlo simulation. Materials & Methods: In this analytical and applied study by using the Geant4 Monte Carlo Codes, the human body phantom and the tumor that was inserted inside the liver tissue, were simulated. In the method of hadron therapy with different energies, dose deposit, energy, and flux, for carbon and boron were obtained and the approximate area of the target tissue was determined by extrapolation of data. Results: As observed, as the energy of the beam increases, the peaks become wider and their maximum value (maximum absorbed dose) decreases, because the particle path, depends only on its primary energy. In this study, according to the simulation, the best energy range to start the interaction and Bragg's peak in the tumor area, for boron, is 1805 to 2075 MeV, and for carbon is 2415 to 3015 MeV. Conclusion: Hadron therapy is more accurate than conventional radiotherapy because of less damage to healthy cells around the tumor. As a result, in the calculated useful energy, the highest dose or destruction caused by radiation is only given to the tumor tissue. The results obtained from the doses, energy, and flux in the simulated liver tissue tumor showed that the hadrons after a long-distance leave the highest dose and energy in the tumor area. فانتوم بدن انسان, پرتودرمانی, یون سنگین, هادرونتراپی, روش مونت‌کارلو, کد Geant4 Human phantom, radiation therapy, heavy-ion, hadron therapy, Monte Carlo method, Geant4 Code 639 650 http://umj.umsu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-2755-1&slc_lang=fa&sid=1 alireza khazani علیرضا خزانی 3700319475328460033000 3700319475328460033000 No MSc Student, Department of physics, Faculty of Science, Urmia University, Urmia, Iran دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیک هسته‌ای، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران akbar abdi saray اکبر عبدی سرای ak.abdi@urmia.ac.ir 3700319475328460033001 3700319475328460033001 Yes Assistant Professor, Department of physics, Faculty of Science, Urmia University, Urmia, Iran (Corresponding Author) استادیار مهندسی هسته‌ای راکتور، گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران (نویسنده مسئول)