ارزیابی فاکتور افزایش دوز با استفاده از نانوذرّات بور و گادولینیوم در تومور در پرتودرمانی به روش شکار نوترونی از طریق شبیه سازی مونت کارلو

نویسندگان

چکیده

زمینه و هدف: هدف این مطالعه بررسی اثر افزایش دوز تومور با حضور بور-10 و گادولینیوم-157 و نانو ذرّات آنها در پرتودرمانی به روش شکار نوترونی به روش مونت کارلو می باشد.
مواد و روش ها: یک چشمه کالیفرنیوم-252 مدل AT با استفاده از کد مونت کارلو MCNPX شبیه‌سازی شد و پارامترهای دوزیمتری آن محاسبه و با سایر مطالعات مقایسه شد. از چشمه کالیفرنیوم-252 به عنوان چشمه نوترون استفاده شد و افزایش دوز در داخل تومور در حضور بور-10، گادولینیوم-157، نانوذرّات بور-10 و نانوذرّات گادولینیوم-157 برای غلظت های 100، 200 و 500 پی پی ام از موادّ شکار مذکور، در درمان به روش شکار نوترونی مورد مقایسه قرار گرفت. برای این منظور اطراف چشمه کالیفرنیوم-252، یک فانتوم بافت نرم و یک تومور شامل هر کدام از مواد شکار، در نظر گرفته شد.
یافته ها: پارامترهای دوزیمتری مقادیر قدرت کرمای هوا و ثابت آهنگ دوز محاسبه شده برای چشمه کالیفرنیوم-252 به ترتیب برابر 306/0 cGycm2/hµg و 782/5 cGy/Uh می باشد. در بین مواد مورد بررسی، بیشینه فاکتور افزایش دوز برای غلظت 500 پی پی ام بور-10 و نانوذرّات بور-10 به دست آمد که برای این مواد به ترتیب برابر با 06/1 و 08/1 به دست آمده است.
نتیجه گیری: اختلاف قدرت کرمای هوا و ثابت آهنگ دوز به دست آمده در مطالعه حاضر با سایر مطالعات به ترتیب 27/7 و 10/1 درصد می باشد. از نظر افزایش دوز، موادّ شکار محتوی بور-10 برای استفاده در درمان به روش شکار نوترونی عوامل بهتری هستند. در غلظت های یکسان، فاکتور افزایش دوز برای موادّ شکار به صورت نانوذرّه بالاتر از زمان حضور موادّ شکار به صورت اتمی می باشد. بنابراین، استفاده از نانوذرّات موادّ شکار نسبت به استفاده از موادّ شکار به صورت اتمی، ترجیح داده می شود. با این حال قبل از استفاده بالینی از این عوامل شکار در درمان به روش شکار نوترونی، سایر معیارهای پزشکی، شیمیایی و فیزیکی برای مقایسه آنها مورد توجّه قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An assessment of Dose Enhancement Factor in Presence of Boron and Gadolinium Nanoparticles Inside Tumour in Neutron Capture Therapy by Monte Carlo Method

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Golmakani
  • Reza Ganji
  • Mohsen Abad
  • Homa Rezaee moghaddam
  • Mehdi Bakhshabadi
  • Mohammad Mehrpoyan
  • Mohsen Khosoabadi
  • Ramin Shahraeini
چکیده [English]

Background: The aim of this study is to assess of dose enhancement effect in tumour in presence of 10B, 157Gd, 10B nanoparticles and 157Gd nanoparticles in radiotherapy through neutron capture by Monte Carlo method.
Materials and Methods: A 252Cf brachytherapy source AT model was simulated by Monte Carlo method code MCNPX and its TG-43 parameters were calculated and compared with previous corresponding data. This 252Cf brachytherapy source was used as a neutron source in neutron capture therapy. Dose enhancement factor was compared in tumour in presence of 10B, 157Gd, 10B nanoparticles and 157Gd nanoparticles for the concentrations of 100, 200 and 500 ppm of each capture agents in neutron capture. For this aim, around the 252Cf source, a spherical soft tissue phantom and a tumour containing each capture agents were considered.
Results: Calculated air kerma strength and dose rate constant for 252Cf source equals to 0.306 cGycm2/hµg and 5.782 cGy/Uh respectively. Among examined agents, maximum DEF belonged to 10B and 10B nanoparticles in concentration of 500 ppm. These values were reported as 1.06 and 1.08 respectively.
Conclusion: IN this study, air kerma strength and dose rate constant indicate difference of %7.27 and %1.10 with other corresponding values. In dose enhancement point of view, capture agents containing 10B are more useful in neutron capture therapy. In the same concentrations, dose enhancement factor for capture agents in nanoparticles form is higher than the presence of capture agents in atomic form. So, it is preferable to use of nanoparticle capture agent rather than atomic form. However, it should be noted that before clinical usage of this agents, other medical, chemical and physical criteria should be considered, for their comparison, in selection of capture agents in neutron capture therapy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • naoparticles
  • Dose enhancement factor
  • neutron capture therapy
  • Monte Carlo simulation