Skip to main content
SUPERVISOR
Zafarollah Kalantari,Maryam Hasanvand
سیدظفراله کلانتری (استاد راهنما) مریم حسنوند (استاد مشاور)
 
STUDENT
Samaneh Rezaei
سمانه رضائی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Calculation of the Optimum Energy and Therapeutic Gain in Proton Therapy of Brain Tumor using Snyder Phantom in MCNPX Code
In Brain cancer treatment by Proton Therapy the proper energy is calculated according to the volume, depth and place of tumor. One of the desired calculating methods is Monte Carlo Simulations and one of the popular codes which works with this method is MCNPX which is used in this thesis. At first the head of a mature patient has been simulated using Cylinder phantom made of water . A tumor with the radius of 2.54 cm has been simulated in the depth of 8.8 cm of brain and the patient's head is exposed to proton beams with energies from 110 MeV to 135 MeV with the steps of 1 MeV. Then graphs of proton and secondary neutrons doses-produced in brain- have been plotted. At the next stage the simulation is done for the same conditions by Snyder phantom. Then the results of proton therapy for two phantoms with different geometries and materials are compared. The comparison has shown that we gain two times greater TG when using Snyder phantom. Since Snyder phantom is much closer to the real geometry and components of the brain, this difference shows that using Cylinder phantom is not a good approximation in calculations in similar cases. Finally the optimum energy of proton beam for the most destruction of tumor and the least negative effect on the healthy tissue is determined between 130 MeV to 132 MeV. It is important to say that in this thesis dose of the produced secondary neutrons which are the sources of the secondary cancer is also calculated. The results of these calculations have shown that the secondary neutron dose in proton therapy is very small and it is about 0.01 of proton dose and this is one of the strength points of this treatment method. Finally by analyzing the results of proton therapy and BNCT(Boron Neutron Capture Therapy) it is shown that in proton therapy TG is greater and secondary neutrons dose is much less in comparison with BNCT.
در درمان سرطان مغز(Brain Cancer ) به روش پروتون تراپی(Proton Therapy) پس از انجام محاسبات، انرژی مناسب برای درمان با توجه به حجم و محل قرارگیری تومور تعیین می شود. یکی از روش های محاسباتی که مورد استفاده قرار می گیرد شبیه سازی به روش مونت کارلو می باشد که در این پایان نامه، در مرحله ی اول محاسبات با کمک کد MCNPX و با استفاده از فانتوم استوانه ای برای شبیه سازی مغز صورت گرفت و سپس محاسبات با استفاده از فانتوم اشنایدر در شبیه سازی مغز تکرار شده و نتایج حاصل از این دو شبیه سازی با هندسه های متفاوت برای مغز، باهم مقایسه شد. ابتدا با استفاده از فانتوم استوانه ای متشکل از آب، سر بیمار بالغ شبیه سازی شده و یک تومور کروی با شعاع 54/2 سانتی متر در مرکز مغز در عمق cm 8/8 شبیه سازی شده و باریکه های پروتون با انرژی هایMeV 110 تا MeV 135 با پله های MeV 1 به سر تابانده شد. در مرحله ی بعد، شبیه سازی برای یک تومور مشابه اما این بار با در نظر گرفتن فانتوم اشنایدر برای مغز انجام گرفته و مقایسه ای انجام شد بین نتایج حاصل از پروتون تراپی چنین توموری با استفاده از دو فانتوم با هندسه های متفاوت که هرکدام مواد تشکیل دهنده ی مغز را متفاوت در نظر گرفته اند. این مقایسه نشان گر این بود که با استفاده از فانتوم اشنایدر برای شبیه سازی مغز در تمام انرژی های در نظر گرفته شده به بهره ی درمان بیش از دو برابر نسبت به استفاده از فانتوم استوانه ای دست می یابیم. با توجه به این که در نظر گرفتن فانتوم اشنایدر بسیار نزدیک تر به واقعیت شرایط مغز است لذا این تفاوت نشان می دهد که در نظر گرفتن فانتوم استوانه ای آب تقریب مناسبی در محاسبات نیست. در نهایت با بررسی نتایجی نظیر منحنی عمق- دز(Depth-Dose) و نسبت دز کل پروتون و نوترون ثانویه ی واگذار شده در تومور نسبت به بافت سالم که تحت عنوان عامل بهره ی درمان (Therapeutic Gain) معرفی شده است،انرژی بهینه ای که بیش ترین تخریب تومور و کم ترین تخریب بافت سالم اطراف را داشته باشد در محدوده یMeV 130 تا MeV 132 گزارش شد. لازم به ذکر است که در این شبیه سازی دز نوترون های ثانویه ی تولید شده که در سایر روش های پرتودرمانی، خود از عوامل وقوع سرطان ثانویه در بیمار می باشد نیز محاسبه شده است. نتیجه ی این محاسبات نشان داد که دز نوترون ثانویه ی تولید شده در روش پروتون درمانی ناچیز و در حدود 01/0 دز پروتون اولیه می باشد که این خود از نقاط قوت این روش درمانی نسبت به سایر روش ها است. در آخر مقایسه ای بین نتایج پروتون تراپی با نوترون تراپی با بور (BNCT)انجام شد و نشان داده شد که بهره ی درمان در پروتون تراپی نسبت به BNCT، بزرگ تر و دز نوترو ن های ثانویه بسیار کم تر است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی