توصيفگر ها :
سرطان , پرتو¬درماني , سلول¬هاي سرطاني , DNA , شكست¬هاي دو رشته¬اي , مرگ سلولي , كد MCDS , درصد اكسيژن , شكست¬هاي تك رشته¬اي
چكيده فارسي :
سرطان يكي از چالش بر¬انگيز¬ترين بيماري¬هايي است كه بر اثر رشد و تكثير كنترل نشده سلول¬هاي غير طبيعي ايجاد شده و يكي از عوامل اصلي مرگ و¬مير در جهان محسوب مي¬شود. اين امر لزوم توجه به درمان اين بيماري را بيشتر مي¬كند. پرتو¬درماني يكي از روش¬هايي است كه در طول درمان ممكن است براي هر بيمار سرطاني تجويز شود. در اين روش درمان براي آسيب زدن به سلول¬هاي سرطاني از پرتو¬هاي يون¬ساز استفاده مي¬شود كه بر¬هم¬كنش اين پرتو¬ها با سلول مي¬تواند باعث ايجاد اثرات بيو¬فيزيكي اوليه و طولاني شود. آسيب¬هايي كه اين پرتو¬ها به DNA سلول وارد مي¬كنند ممكن است تك رشته¬اي، دو رشته¬اي و يا آسيب باز باشد. آسيب¬هاي DNA طي فرايندي توسط سلول ترميم مي¬شوند اما گاهي اين ترميم¬ها خصوصا ترميم شكست¬هاي دو رشته¬اي ناقص است و يا ترميم انجام نمي¬گيرد و منجر به مرگ سلولي مي¬شود. آسيب¬هاي DNA در اثر پرتو¬هاي يون¬ساز را مي¬توان از طريق روش¬هاي تجربي و شبيه¬سازي مورد مطالعه قرار دارد. در اين پژوهش با استفاده از كد MCDS انواع آسيب¬هاي وارد شده به DNA را محاسبه و بررسي مي¬كنيم. با استفاده از اين كد، كه براي شبيه¬سازي از روش¬هاي مونت كارلو پيروي مي¬كند، سلول و چشمه را شبيه¬سازي و احتمال شكست¬هاي تك رشته¬اي و دو رشته¬اي ساده و پيجيده را محاسبه مي¬كنيم. چشمه¬هاي شبيه¬سازي شده در اين كار پرتو¬هاي الكترون در بازه انرژي keV 1/0 تا keV 1000، پرتو¬هاي پروتون در بازه انرژي MeV 5/0 تا MeV 20، پرتو¬هاي آلفا در بازه MeV 2 تا MeV 20 و پرتو¬هاي كربن در بازه MeV 4/0 تا MeV 1536 مي¬باشند. نتايج به دست آمده از كد MCDS را با نتايج پژوهش¬هاي تجربي و شبيه¬سازي مقايسه مي¬كنيم. به طور كلي ميان نتايج MCDS و كارهاي قبلي سازگاري خوبي بر¬قرار بود. براي بررسي تاثير اكسيژن بر شكست¬ها، شبيه¬سازي¬ها را در سه قسمت براي درصد اكسيژن 0، 5، 10، 20، 30، 40، 50 و 100 انجام داديم و براي هر پرتو احتمال شكست¬ها را در غلظت¬هاي مختلف اكسيژن مقايسه كرديم. افزايش درصد اكسيژن احتمال شكست¬هاي تك رشته¬اي و دو رشته¬اي را افزايش مي¬دهد اما اكسيژن تا حد خاصي مي¬تواند بر شكست¬ها تاثير چشم¬گيري بگذارد. در شبيه¬سازي براي چهار پرتو الكترون، پروتون، آلفا و كربن، براي هر پرتو احتمال شكست¬هاي تك رشته¬اي ساده با درصد اكسيژن 50 و 100 در حدود 01/0 تا 03/0 تفاوت داشتند. تفاوت احتمال شكست¬هاي دو رشته¬اي نيز همين مقدار به دست آمد. احتمال شكست¬هاي تك رشته¬اي آلفا در بازه انرژي MeV 2 تا MeV 4 برخلاف پرتو¬هاي مورد مطالعه در اين پژوهش، با افزايش غلظت اكسيژن، كاهش يافتند. هم¬چنين غلظت اكسيژن كم¬ترين تاثير را بر پرتو كربن در يك بازه انرژي خاص دارد. در انتها اثر قطر هسته سلول بر شكست¬هاي تك رشته¬اي و دو رشته¬اي مورد بررسي قرار گرفت كه شكست¬ها با تغيير قطر هسته سلول بدون تغيير باقي ماندند.
چكيده انگليسي :
Cancer is one of the most challenging diseases caused by the uncontrolled growth and proliferation of abnormal cells and is considered one of the main causes of death in the world. This makes it more necessary to pay attention to the treatment of this disease. Radiation therapy is one of the methods that may be prescribed to any cancer patient during treatment. In this treatment method, ionizing rays are used to damage cancer cells, and the interaction of these rays with cells can cause initial and long-term biophysical effects. The damage caused by these rays to the cell's DNA may be single-strand and double-strand breaks or base damage. DNA damage is repaired by the cell during a process, but sometimes these repairs, especially the repair of double-strand breaks, are incomplete or repair is not done and leads to cell death. DNA damage caused by ionizing radiation can be studied through experimental and simulation methods. In this research, by using MCDS code, we calculate and examine the types of damage caused to DNA. Using this code, which follows the Monte Carlo methods for simulation, it simulates the cell and the source and calculates the probability of simple and complicated single-strand and double-strand breaks. The sources simulated in this work are electron beams in the energy range of 0.1 keV to 1000 keV, proton beams in the energy range of 0.5 MeV to 20 MeV, alpha rays in the range of 2 MeV to MeV 20 and carbon rays are in the range of 0.4 MeV to 1536 MeV. We compare the results obtained from the MCDS code with the results of experimental and simulation studies. In general, there was good agreement between the results of MCDS and the previous works. To check the effect of oxygen on the damages, we performed simulations in three parts for the percentage of oxygen, 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50 and 100 and for each ray of probability we compared the damages in different oxygen concentrations. Increasing the percentage of oxygen increases the probability of single and double strand breaks, but oxygen to a certain extent can significantly affect the breaks. In the simulation for four electron, proton, alpha and carbon beams, for each beam, the probability of simple single strand breaks with 50 and 100 oxygen percentages differed from 0.01 to 0.03. The same value was obtained for the difference in the probability of two-strand breaks. The probability of single-strand alpha breaks in the energy range of 2 MeV to 4 MeV, unlike the rays studied in this research, increased the concentration of oxygen. Also, oxygen concentration has the least effect on carbon radiation in a certain energy range. Finally, the effect of cell nucleus diameter on single and double strand breaks was investigated, and the damages remained unchanged with the change of cell nucleus diameter.
