طراحی و ارزیابی چینش جامع اُپتیکی برای روش فتودینامیک تراپی داخل حفره ای با استفاده از شبیه-سازی مونت کارلو

علیرضا تلخابی، alireza talkhabi tehran university of medical sciences, faculty of medicine, tehran, iranگروه فیزیک و مهندسی پزشکی، دانشکدۀ پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایرانسازمان اصلی تایید شده: دانشگاه علوم پزشکی تهران (tehran university of medical sciences) مرجانه حجازی، marjaneh hejazi medical physics & biomedical engineering department, research center for science and technology in medicine, tehran university of medical sciences, tehran, iranمرکز تحقیقات علوم و تکنولوژی در پزشکی، بیمارستان امام خمینی (ره)، تهران، ایرانسازمان اصلی تایید شده: بیمارستان امام خمینی تهران رضا فکر آزاد، reza fekrazad laser research center in medical sciences, dental faculty, tehran university of medical sciences, periodontal department, dental faculty, aja university of medical sciences, tehran, iranدانشکدۀ دندانپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی ارتش و عضو مرکز تحقیقات لیزر در دندانپزشکی، دانشکدۀ دندانپزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تهرانسازمان اصلی تایید شده: دانشگاه علوم پزشکی تهران (tehran university of medical sciences)

چکیده

مقدمه: فتودینامیک تراپی (pdt) یک روش درمانی در حال توسعه مبتنی بر برهم کنش فتوشیمیایی سه عنصر نور، داروی حساس کننده و اکسیژن می باشد. دوزیمتری جامع می تواند بر اساس شناخت دقیق سه پارامتر مهم در pdt یعنی؛ توزیع آهنگ شار، غلظت حساس کننده و میزان اکسیژن بافت درون حجم مورد نظر انجام گیرد. مطالعات بیانگر عدم وجود یک سیستم سخت افزاری جامع برای دوزیمتری real-time در pdt می باشد. لذا، هدف از این مطالعه طراحی و ارزیابی چینش جامع اُپتیکی برای فتودینامیک تراپی با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو می باشد. روش بررسی: توزیع شار نوری در بافت با استفاده از کد mcml برای فیبرهای نوری با قطر مرکزی 100، 200 و 400 میکرون و عدد روزنه های 22/0، 39/0 و 48/0 شبیه سازی شد. پس از شبیه سازی، چینش اُپتیکی جامع با ملزومات آن طراحی و اجرا گشت سپس فانتومی با خصوصیات نوری معادل بافت ساخته شد و از غلظت های مختلفی از کورکومین نانومیسل به عنوان حساس کننده در فانتوم استفاده شد. سپس بیناب بازتاب تجربی به بیناب بازتاب حاصل از حل معادلۀ دیفیوژن برازش شد و با استفاده از الگوریتم بهینه سازی خطی حداقل مربعات، غلظت کورکومین به دست آمد. در نهایت، غلظت کورکومین به دست آمده برای محاسبۀ دوز فتودینامیک تراپی مورد استفاده قرار گرفت. یافته ها: ماکزیمم و مینیمم شار انرژی در سطح برای فیبرهای نوری به ترتیب برابر با 349/45 و 912/6 ژول بر سانتی-متر مربع به دست آمد. غلظت کورکومین با r2=0.98 و شیب برابر با یک با استفاده از چینش اُپتیکی به دست آمد. دوز فتودینامیک برابر با 2.2 * 1020 فوتون بر گرم از بافت به دست آمد. نتیجه گیری: با استفاده از سیستم اُپتیکی طراحی شده، امکان دوزیمتری همزمان برای فتودینامیک تراپی فراهم می شود.