اثر چرخ تعدیل‌گر و چرخ جبران‌کننده برد برای پوشش ‌دهی سه بعدی هدف در پروتون درمانی تومور‌های مغزی با استفاده از کد GEANT4

مقدمه: پروتون‌درمانی یک روش درمان برای انواع تومورها از جمله تومور مغزی است. مهم‌ ترین ویژگی پرتو‌های پر انرژی پروتون تخلیه‌ی انرژی به صورت منحنی براگ و امکان ایجاد قله براگ پهن ­شده، به منظور پوشش ‌دهی کامل تومور است. هدف از این مطالعه پوشش‌ دهی  سه بعدی یک تومور مغزی با استفاده از موادی که انرژی را تغییر می‌دهند، می‌باشد به طوری که بافت سالم مغز حداقل تابش را دریافت کند. مواد و روش‌‌ها: در این مطالعه توموری کروی به شعاع یک سانتی ‌متر داخل مغز در نظر گرفته شد. باریکه پروتون با انرژی MeV 5/86 فانتوم سر اشنایدر (Snyder head phantom) را تحت تابش قرار داد. از چرخ­‌های تعدیل‌ گر و جبران‌ کننده برد از جنس PMMA به ترتیب برای پوشش­ دهی طولی و پوشش­ دهی جانبی تومور استفاده شد. شبیه ­سازی‌ها با استفاده از کد GEANT4 انجام شده است. یافته‌‌های پژوهش: با استفاده از چرخ تعدیل ‌گر تومور از لحاظ طولی پوشش داده می‌شود و قله براگ پهن­ شده ایجاد می­شود. از لحاظ جانبی علاوه بر تومور قسمت‌‌هایی از بافت سالم مغز نیز تحت تابش قرار می‌گیرند. با وجود چرخ جبران‌کننده برد، پوشش ­دهی سه ­بعدی تومور انجام می‌شود. شار و دز جذبی ذرات ثانویه ‌ی تولید شده از بر هم‌ کنش‌‌های هسته ‌ای پروتون­‌ها با عناصر موجود در سر، در حضور چرخ تعدیل ‌گر و چرخ جبران‌ کننده در مقایسه با پروتون‌ها مقادیر کمی دارند. بحث و نتیجه‌گیری: با استفاده از چرخ تعدیل‌ گر و چرخ جبران‌ کننده برد می‌‌توان تومور را به طور دقیق در سه بعد تحت تابش قرار داد به­طوری که کمترین آسیب به بافت­های مجاور وارد شود. نتایج نشان می‌دهند که بیش از 99% دز کل ناشی از ذرات ثانویه و پروتون‌ها توسط تومور جذب می­شود.