Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad-Hassan Alamatsaz,Alireza Karimian
محمدحسن علامتساز (استاد راهنما) علیرضا کریمیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Zahra Aghaei
زهرا آقائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Absorbed Dose Uncertainty Evaluation of Cancerous and Healthy Prostate Tissue in Brachytherapy using Monte Carlo Method
Intraoperative radiotherapy or brachytherapy is a kind of treatment in which the radiation source (a capsule containing certain gamma-emitting element such as palladium-103, cesium-137, and iodine-125) is implanted inside the body close to the diseased (cancerous) tissue. The source proximity to the tumor increases the dose absorbed in cancerous cells and kills the cells. Brachytherapy is a therapeutic approach for prostate cancer using a maximum amount of 1 mCi as the source activity. The activity of iodine-135 radioisotope source implanted in the prostate gland is 0.3-0.8 mCi with a half-life of 59.4 days. The purpose of this study was to calculate the uncertainty of the dose received by healthy and cancerous prostate tissue. In this study, the MCNPX 2.6 code and the TG-43U1 protocol were used to simulate the source. The ORNL phantom was applied for prostate dosimetry. The brachytherapy source I-125 (Model Amersham Health 6711) with an activity of 0.5 mCi was simulated in this study. This source consists of a capsule (4.5 mm) containing a cylindrical silver indicator with a mass density of 10.5 g/m 3 . The indicator was coated with a complex of radioactive iodine source (Br 5 I 2 ) with a thickness of 2.0 µm. The dosimetric parameters of the source simulation were calculated to determine its accuracy. Dosimetric parameters included air kerma strength, dose rate constant, geometric function, beam dose function, and anisotropy function. The air kerma quantity was 0.663 cGy.cm 2 /h.mCi and dose rate constants in two phantoms of liquid and solid water were 0.962 cGy/h.U and 1.02 cGy/h.U, respectively. The ORNL phantom was used to simulate the body and prostate gland. In order to calculate the equivalent doses and uncertainties of healthy and cancerous prostate, two different treatments were used for the source implantation in the prostate. In the first therapeutic plan, 84 sources were placed at three different volumes of the prostate. Dose value ??in the prostatic tissue with the volume of 52.01 cm 3 and a point (granular) source with the activity of 0.5 mCi was calculated as 95.555 (95.583 Gy). 9.63% inflation in the prostate volume caused by the source implantation, the tissue cumulative dose showed the amount of 91.556 (91.586 Gy) in the point (granular) source. Maximum uncertainty of the tissue cumulative dose was 25.13% in this plan. In the next stage, 76 sources were implanted at different volumes of the prostate. Healthy and cancerous doses were obtained as 96.310 Gy and 128.425 Gy, respectively, with an output uncertainty code of 0.01% at a volume of 30.02 cm 3 . The prostate gland swells as a result of implanting the sources based on the treatment plan, leading to displacement of the inserted sources. In this case, the cumulative equivalent doses in healthy and cancerous tissues as well as the uncertainty in the source displacement with the granular sources were 39.180 Gy (uncertainty of 2.75%) and 109.438 Gy (uncertainty of 13.84%), respectively. A maximum uncertainty of ± 20% was obtained at this stage. Considering the simultaneous effects of granule displacement and a 12% prostate inflation following 30 days of implantation, the cumulative dose of healthy and cancerous tissues were achieved as 29.454 Gy (uncertainty of 4.60%) and 101.747 Gy (uncertainty of -2.90%) for granular sources with a maximum uncertainty of 0.01% in Monte Carlo calculations.
پرتودرمانی درونی یا براکی تراپی نوعی درمان است که منبع پرتو (کپسول محتوی ماده ی پرتوزای معین که تابش های گاما ساطع می کند مثل پالادیوم-103، سزیم-137 و ید-125) در داخل بدن و در نزدیکی بافت بیمار (سرطانی) کاشته می شود که به دلیل نزدیکی چشمه به تومور میزان دز جذبی در سلول های سرطانی بیشتر است و باعث مرگ آن ها می شود. یکی از روش های درمان سرطان پروستات، براکی تراپی است. حداکثر مقدار فعالیت چشمه های براکی تراپی است. مقدار فعالیت رادیوایزوتوپی که در کاشت چشمه ید-125 در پروستات استفاده می شود بین است. نیمه عمر آن 4/59 روز است. هدف از انجام این تحقیق، محاسبه عدم قطعیت دز دریافتی بافت سالم و سرطانی پروستات است. عدم قطعیت به دو نوع A و B تقسیم می شود. عدم قطعیت ناشی از جابجایی دانه، تورم در پروستات در حین و پس از کاشت دانه در آن و عدم قطعیت در تعریف حجم نهایی هدف در تصاویر CT Scan [1] از موارد عدم قطعیت نوع A هستند. عدم قطعیت نوع B شامل عدم قطعیت در چشمه،ترکیبات و ابعاد فانتوم مورد استفاده در شبیه سازی مونت کارلو، کد ترابرد پرتوها، مکان آشکارساز و عدم قطعیت در ابزار و وسیله های درمان است. در این پایان نامه از کد MCNPX 2.6 و از پروتکل TG-43U1 [2] برای شبیه سازی چشمه و ازفانتوم ORNL [3] برای دزسنجی پروستات استفاده شده است. در این تحقیق چشمه براکی تراپی ید-125 مدل6711 Amersham Health (با فعالیت) شبیه سازی شده است. در طراحی این چشمه از یک کپسول با طول5/4 که یک نشانگر نقره ای استوانه ای با چگالی جرمی5/10 درون آن قرار دارد. نشانگربا ترکیبی از چشمه پرتوزای برمید یدبه ضخامت2 پوشیده شده است. به منظور بررسی درستی شبیه سازی چشمه، پارامترهای دزیمتری آن محاسبه شد. پارامترهای دزیمتری شامل قدرت کرمای هوا، ثابت آهنگ دز، تابع هندسی، تابع دز شعاعی و تابع ناهمسانگردی می باشند. مقدار کمیت قدرت کرمای هواو ثابت آهنگ دز در دو فانتوم آب مایع و آب جامد به ترتیب برابروبه دست آمد. برای شبیه سازی بدن و پروستات از فانتوم ORNL استفاده شد. به منظور محاسبه مقادیر دز معادل و عدم قطعیت دز بافت سالم و سرطانی پروستات، از دو طرح درمانی متفاوت برای کاشت چشمه ها درون پروستات استفاده شد. در طرح درمانی نخست، تعداد 84 چشمه در سه حجم متفاوت از پروستات جایگذاری شد. مقادیر دز در بافت پروستاتی به حجم 01/52با چشمه نقطه ای (دانه ای) 555/95 (583 /95) محاسبه شد. پس از کاشت چشمه ها درون پروستات، این غده متورم می شود؛ پس از تورم 63/9 % در حجم پروستات ناشی از کاشت چشمه ها در آن، مقادیر دز تجمعی بافت در چشمه نقطه ای (دانه ای)556/91 (586 /91) است. حداکثر میزان عدم قطعیت دز تجمعی بافت در این طرح درمانی 13/25 % ± محاسبه شد. در مرحله بعد، تعداد 76 چشمه درون حجم های مختلفی از پروستات کاشته می شود که در حجماز پروستات، مقدار دز بافت سالم و سرطانی به ترتیب وبه دست آمد. پس از کاشت چشمه ها درون پروستات بر اساس طرح درمانی، این غده متورم می شود که منجربه جابجایی چشمه های جایگذاری شده می شود. در این حالت مقادیر دز معادل تجمعی بافت سالم و سرطانی و عدم قطعیت در جابجایی چشمه ها با چشمه های دانه ای شکل، به ترتیب برابر است با (عدم قطعیت 75/2 %) و (عدم قطعیت 84/13 %) است. حداکثر میزان عدم قطعیت در این مرحله 20 % ± بوده است. با درنظرگرفتن همزمان دو اثر جابجایی دانه ها و تورم 12 % در پروستات پس از گذشت سی روز از کاشت، مقادیر دز تجمعی بافت سالم و سرطانی به ترتیب (عدم قطعیت 60/4 %) و (عدم قطعیت 90/2 %-) برای چشمه های دانه ای شکل با حداکثر عدم قطعیت در محاسبات مونت کارلو 01/0 % به دست آمد. [1] Computerized Tomography Scan (CT) [2] Task Group [3] Oak Ridge National Laboratory (ORNL)

ارتقاء امنیت وب با وف بومی