Repository of Research and Investigative Information

Repository of Research and Investigative Information

Ilam University of Medical Sciences

محاسبه نسبت دز قله به دره ناشی از پرتوهای ورقه ای ایکس با استفاده از اتاقک یونیزاسیون و کد شبیه سازی Geant4

(2018) محاسبه نسبت دز قله به دره ناشی از پرتوهای ورقه ای ایکس با استفاده از اتاقک یونیزاسیون و کد شبیه سازی Geant4. scientific journal of ilam university of medical sciences. pp. 72-81. ISSN 1563-4728

[img] Text
article-1-3983-en.pdf

Download (929kB)

Official URL: http://sjimu.medilam.ac.ir/article-1-3983-en.html

Persian Abstract

مقدمه: تحقیقات انجام شده با تشعشعات ایکس سینکروترون نشان داده است که روش درمانی با میکرو باریکه های پرتو ایکس در معالجه تومورهای سرطانی مزایای منحصر به فردی دارد. تعیین توزیع دز و محاسبه پارامتر نسبت دز قله به دره در این روش، از مهم ترین مراحل طرح درمان می باشند. نسبت دز قله به دره، معیاری برای سنجش میزان نابودی سلول های سرطانی و حفظ سلول های سالم موجود در اطراف بافت تومور می باشد. مواد و روش ها: با استفاده از یک کلیماتور چند شکافه، پرتوهای ایکس خروجی از یک لامپ مولد اشعه ایکس تبدیل به صفحات باریک موازی شده تا بتوان توزیع دز ناشی از پرتوهای باریک را در یک فانتوم از جنس پلکسی گلاس به دست آورد. اندازه گیری دز جذبی توسط یک اتاقک یونیزاسیون دیسکی انجام شد که به علت بزرگ بودن سطح حساس اتاقک نسبت به پهنــــای باریکه ها، از یک کلیماتور تنگســــتنی با یک شــکاف به ابعاد mm2 5/7×3/0 در وسط آن و در مقابل اتاقک یونیزاسیون، استفاده شده است. علاوه بر این ، با استفاده از کد شبیه سازی Geant4 مدلی شامل چشمه پرتوهای ایکس، کلیماتور چند شکافه، فانتوم، کلیماتور تک شکافه و آشکارساز طراحی شده است تا بتوان نتایج اندازه گیری و شبیه سازی را مقایسه نمود. یافته های پژوهش: بررسی توزیع دز در داخل فانتوم از هر دو روش، وجود قله ها و دره ها را نشان می دهد. در اندازه گیری تجربی به علت پایین بودن شار پرتوهای ایکس و محدودیت زمان پرتودهی، خطای نتایج به دست آمده قابل توجه است. پارامتر نسبت دز قله به دره در عمق 8 میلی متری فانتوم برای کلیماتور mm(W)5/0+(Air) mm1 با اتاقک یونیزاسیون و شبیه سازی به ترتیب 7/8 و 5/10 می باشد. در حالی که مقدار این پارامتر با کلیماتور mm(W)1+(Air) mm1، 1/11 و 3/13 به ترتیب برای اتاقک و شبیه سازی به دست آمده است. بحث و نتیجه گیری: بر اساس نتایج، استفاده از کلیماتور چند شکافه از جنس تنگستن می تواند پرتوهای باریک ایکس ایجاد نماید. برآورد توزیع دز ناشی از پرتوهای مذکور، به روش شبیه سازی با کد Geant4 نسبت به اتاقک یونیزاسیون، از دقت بالاتری برخوردار می باشد که به دلیل امکان تعریف آشکارساز در ابعاد بسیار کوچک تر، در کد Geant4 است.

Title

Calculation of peak to valley dose ratio due to multi-slice X-ray beams using ionization chamber and Geant4 simulation code

Abstract

Studies carried out with synchrotron radiation have shown that micro-beam radiation therapy (MRT) has unique advantages in the treatment of cancerous tumors. In this method, the determination of dose distribution and calculation of peak to valley dose ratio (PVDR) are considered as the most important steps in treatment planning. The PVDR is a criterion to evaluate the destruction of cancer cells and protection of normal cells in the tissues surrounding a tumor. Materials and Methods: Using a multi-slit collimator, planar sliced beams were generated in an X-ray generator in order to determine dose distribution in a multilayer phantom made of plexiglass. An ionization chamber was used to measure absorbed dose. Given the large size of the sensitive area of the chamber in comparison with the narrow beams, a mono-slit collimator made of tungsten with a slit of 0.3×7.5 mm2 in its center was placed in front of the ionization chamber. Furthermore, by using Geant4 computer code, a model, including X-ray source, multi-slit collimator, phantom, mono-slit collimator, and detector, was designed to compare experimental and simulation results. Findings: The investigation of dose distribution in the phantom with both methods indicated the presence of peaks and valleys. Given the low intensity of X-ray beam generated by the X-ray generator, and limited exposure time, the experimental errors were considerable. When using 1 mm (Air)+0.5 mm (W) collimator, PVDRs were obtained as 8.7 and 10.5 for ionization chamber and simulation, respectively, in the depth of 8 mm of the phantom. On the other hand, with a 1 mm (Air)+1 mm (W) collimator, the values obtained for this parameter were 11.1 and 13.3 for ionization chamber and simulation, respectively. Conclusions: Based on the results, a multi-slit collimator made of tungsten could produce multi-slice X-ray. The estimated dose distribution using the Geant4 code was more accurate than the one obtained through ionization chamber, which can be due to the possibility of using a detector in much smaller dimensions in the Geant4 code.

Item Type: Article
Keywords: Multi-sliced X-ray, Peak to valley dose ratio, Ionization chamber, Multi-slit collimator, Geant4 code
Divisions: Research Vice-Chancellor Department > Journal of Ilam University of Medical Sciences
Page Range: pp. 72-81
Journal or Publication Title: scientific journal of ilam university of medical sciences
Volume: 26
Number: 3
Publisher: Ilam university of medical sciences
ISSN: 1563-4728
Depositing User: مهندس مهدی شریفی
URI: http://eprints.medilam.ac.ir/id/eprint/2126

Actions (login required)

View Item View Item