برآورد دز نوترون ها و فوتون های ثانویه در پروتون درمانی تومورهای موضعی پروستات با استفاده از کد mcnpx

در حال حاضر باریکه های پروتون به یکی از ابزارهای موثر در درمان تومور های موضعی نظیر تومور های پروستات تبدیل شده اند. دلیل این اتفاق مزیت های پروتون بر فوتون درمانی است. با توجه به افت نمایی شدت فوتون ها از ابتدای ورود به بدن، این پرتو ها برای تومور های عمقی مناسب نیستند.درحالی که پروتون بیشینه انرژی خود را در انتهای مسیرش برجا می گذارد و لذا دز رسیده به بافت‏های قبل و بعد از تومور بسیار کم و در نتیجه آسیب به آن ها نسبت به پرتودرمانی متداول با فوتون کمتر است. بر اساس نمودار براگ، بیشینه ذخیره انرژی در انتهای عمق نفوذ ذره که همان قله براگ است، صورت می گیرد. به این ترتیب با توجه به عمق محل تومور می توان انرژی پروتون را طوری انتخاب کرد، که قله براگ مربوط به آن روی تومور قرار گیرد. البته در اثر بر هم کنش های پروتون با ماده ذرات ثانویه ای نظیر نوترون و فوتون تولید می شوند که منجر به ذخیره ناخواسته دز در بافت‏های اطراف می گردد. هدف از این مطالعه برآورد دز ناشی از همین ذرات می باشد. در ابتدا به دنبال انتخاب مناسب ترین راستای تابش باریکه به پروستات هستیم. برای این کار با استفاده از کد مونت کارلوی mcnpx 2.6 فانتوم مرد مرجع بزرگسال را، تحت تابش باریکه های تک انرژی پروتون در سه راستای مختلف قراردادیم. در نهایت تابش از پشت در راستای مرکز پروستات مناسب تشخیص داده شد. پس از آن جهت ایجاد ناحیه دز هموار توسط باریکه های پروتونی در تمام حجم تومور. فانتوم تحت تابش پروتون های تک انرژی در چند انرژی مختلف قرارگرفت. مشاهده شد که قله های براگ با انرژی 105 تاmev 125درون بافت پروستات قرار می گیرند. از برازش خطی داده های محاسبه شده، گستره ی انرژی و تعداد نمودار های تک انرژی مورد نیاز برای تشکیل قله ی براگ پهن شده (sobp) تخمین زده شد. فاصله بین قله های براگ مجاور در تطابق با انحراف معیار در ناحیه فرود انتهایی mm 6/1 انتخاب گردید. سپس با استفاده از این قله های براگ تک انرژی و پیاده سازی یک الگوریتم ریاضی مناسب وزن قله های تک انرژی که برهمنهی آن ها به یک ناحیه دز جذبی هموار بیانجامد، محاسبه گردید. در مرحله بعد برای شبیه سازی مسئله، باریکه های گستره انرژی همراه وزن مربوط به هر باریکه (طیف انرژی باریکه فرودی) را برای یک برنامه ورودی کد mcnpx تعریف کردیم و همچنین در این برنامه تومور ها را به صورت استوانه هایی به قطر 2 سانتی متر(منطبق بر قطر باریکه) و طول های 2 و 4/2 سانتی متر به ترتیب در عمق های 4/11 و 2/11 سانتی متر درون پروستات و یک مورد هم به طول 1 سانتی متر در دو عمق 9/11 و 9/10 سانتی متر تعریف کردیم. شار نوترون در بازه های انرژی معین و همچنین دز جذبی نوترون‏ها و فوتون‏های ثانویه در اندام های حساس بدن و بویژه مجاور پروستات محاسبه گردید. نتیجه محاسبات نشان می دهد، که بیشینه دز معادل نوترون‏ها و فوتون ها در بافت سالم پروستات به ازای یک گری دز درمانی در مرکز sobp ها به حدود msv 37/0 می رسد.البته این دز فقط ناشی از فوتون ها و نوترون های تولید شده در درون بدن است.