ارزیابی میزان دز ناشی از تولید پوزیترون در حین پروتون درمانی تومور مغز

سرطان یکی از مهم ترین نگرانی های جوامع امروزی است، بیش از یک سوم مردم در دوره ی زندگی شان مبتلا به سرطان خواهند شد. در حال حاضر تقریباً 14 میلیون نفر در دنیا با سرطان زندگی می کنند. روش های درمان مختلفی برای درمان تومورهای ناحیه مغز استفاده می شود که از بین آن ها پرتو درمانی و در بین روش های پرتو درمانی، پروتون درمانی به¬دلیل مزایای ویژه آن از اهمیت خاصی برخوردار است. ویژگی توزیع عمق-دز فیزیکی پروتون ها در بافت، با دزکم در ناحیه ورودی و بیشینه دز در ناحیه براگ و افت سریعی در نزدیکی انتهای بردشان مشخص می شود. همچنین قابلیت درمان تومورهای داخلی، کانونی بودن، قابلیت پهن شدن قله براگ و ابعاد کوچک ذرات از دیگر مزایای این روش می باشد که باعث می شود به بافت¬های سالم اطراف تومور آسیب کمتری نسبت به سایر روش های درمانی نظیر پرتو درمانی با اشعه x برسد. در حال حاضر عموماً برای به دست آوردن طرح درمان (توزیع دز در بیمار) از الگوریتم سریع استفاده می شود. به این صورت که ابتدا دز رسیده در فانتوم آب را محاسبه می کنند سپس تغییرات لازم بر باریکه، تجهیزات وموقعیت بیمار اعمال می شود. اما این روش دز حاصل از واپاشی پرتوزا در بافت را بررسی نمی کند. اگرچه محصولات پرتوزایی مانند (y 12/32=1/2t) h3 ، (d 53/3=1/2t) be7، (y 5730=1/2t) c14 و (y 2/6=1/2t) na22 که از برهم کنش پروتون با عناصر سازنده بافت به وجود می آید، طول عمر بالایی دارند به میزان کم تولید می شوند اما هسته هایی که با واپاشی پوزیترون زا به حالت پایه می رسند و طول عمرهای کوتاهی دارند مانند (min 20/3=1/2t) c11، (min 9/96=1/2t) n13 و (min 2/03=1/2t) o15 به اندازه ای تولید می شوند که محاسبه دز حاصل از آن ها حائز اهمیت است. این هسته ها بیشتر طی برکنش های c11(p,pn)c12، c11(p,α)n14، c11(p,αpn)o16، n13(p,γ)c12، n13(p,pn)n14، n13(p,α)o16، o15(p,n)n14و o15(p,pn)o16تولید می شوند. این پرتوزا های کوتاه عمر در طول مسیر پروتون و به ویژه در ناحیه براگ بیشترین مقدار خود را دارند. علاوه بر آن بخشی از فوتون های حاصل از نابودی اتم پوزیترونیم نیز جذب بافت می شود و ممکن است دز ناخواسته به اطراف بافت تحت درمان اعمال شود، اگرچه دز حاصل از آن ها کم می باشد اما غیر قابل چشم پوشی است و باید در طرح درمان مقدار آن محاسبه شوند. در این تحقیق میزان دز جذبی پروتون و ذرات ثانویه نظیر نوترون و پوزیترون در فانتوم سر با استفاده از کد شبیه سازی mcnpx 2.6 محاسبه شده است. در ابتدا به بررسی میزان تولید هسته های پوزیترون زا طی برهم کنش های مختلف پراخته شده است. سپس دستگاه های مختلف پروتون درمانی مانند میدان ووبلر، پراکنده ساز، ریج فیلتر و موازی ساز برای فانتوم آب طراحی شده و پس از آن میزان دز حاصل از پروتون، نوترون، پوزیترون و فوتون حاصل از نابودی پوزیترونیم برای فانتوم mird به همراه تومور با شعاع cm 3 واقع در مرکز آن توسط کد mcnpx محاسبه شده است. علاوه بر آن بخشی از فوتون های حاصل از نابودی اتم پوزیترونیم نیز جذب بافت می شود و ممکن است دز ناخواسته به اطراف بافت تحت درمان اعمال شود اگرچه دز حاصل از آن ها کم می باشد اما باید در طرح درمان مقدار آن محاسبه شود. نتایج حاکی از آن است برای پروتون های با انرژی mev190 میزان 8/85% 24/3 %،13/4 %و 24/7 % از کل دزی که به ترتیب به تومور، مغز، استخوان و پوست رسیده، ناشی از ذرات ثانویه مورد بررسی در این تحقیق است. هم چنین برای پروتون های با انرژی mev150 نیز میزان 9/1 %، 22/8 %، 44/6 % و 47/5 % از کل دزی که به ترتیب به تومور، مغز، استخوان و پوست رسیده، حاصل ازمجموع دز های پروتون، نوترون، پوزیترون و فوتون های حاصل از نابودی پوزیترونیم است.