توصيفگر ها :
ابزار Geant4 , پروتون تراپي , جبران كننده برد , بهره درمان
چكيده فارسي :
پرتون درماني نوع پيشرفته اي از پرتودرماني است كه براي از بين بردن سلول هاي تومور سرطاني مورد استفاده قرار مي‌گيرد، كه به جاي پرتو ايكس از پروتون براي ارسال پرتوهاي با انرژي بالا استفاده مي‌كنند كه به دليل تخليه انرژي بر اساس منحني براگ، مي تواند تومور ها را با دقت بيشتري نسبت به اشعه ايكس مورد هدف قرار دهد. به دليل ضخامت هاي متفاوت تومور در مقابل پرتو پروتون لازم است قله براگ در هر مكان از تومور به گونه اي تنظيم شود كه بيشترين انتقال انرژي به تومور را داشته باشد. اين مهم با باريكه تك انرژي از پروتون ها قابل حصول نيست. براي اين منظور لازم است از جبران كننده برد استفاد شود كه در مقابل باريكه قرار گيرد تا با تنظيم ضخامت آن، قله براگ را در شرايط بهينه در نقاط مختلف تومور ايجاد كرد و شرايط بيشترين انتقال انرژي به تومور و كمترين انتقال انرژي به بافت سالم را فراهم ساخت.
در اين پايان نامه با كمك نرم افزار Geant4 برهمكنش پرتوي پروتون در انرژي هاي مختلف با مغز و تومور شبيه سازي، انرژي بهينه براي پروتون تراپي تومور مغزي در لايه هاي مختلف تومور محاسبه شده است. سپس با توجه به انرژي بهينه كه باعث مي شود بهره درمان بيشينه باشد، يك جبران كننده برد طراحي كرده ايم. همچنين با بررسي جنس ماده هايي كه معمولاً براي جبران كننده برد استفاده مي‌شود، طراحي مناسبي براي جبران كننده برد براي تومور مغزي ارايه شده كه طيف انرژي بهينه را در لايه هاي مختلف تومور ايجاد كند. در آخر ميزان تاثير به كارگيري جبران كننده برد در مقايسه با حالت بدون استفاده از جبران كننده بررسي شده است. نتايج بدست آمده از شبيه سازي ها نشان داد كه تاثير استفاده از جبران كننده برد در طول درمان با پروتون باعث افزايش بهره درمان به ميزان 6/2 برابر مي شود.
چكيده انگليسي :
Proton therapy is an advance type of radiation therapy which uses protons instead of X-rays to deliver high-energy beams to cancer tumor cells. The deposit energy of protons is based on Bragg curve, therefore this method is more accurate than X-ray. Due to the different thicknesses of the tumor in front of the proton beam, it is necessary to adjust the Bragg peak at each location of the tumor in such a way that it has the most energy transfer to the tumor. This cannot be achieved with a single energy beam of protons. For this purpose, it is necessary to use a range compensator that is placed in front of the beam so that, by adjusting its thickness, it creates the Bragg peak in optimal conditions at different points of the tumor, pft can provide the conditions of the highest energy transfer to the tumor and the lowest energy transfer to the healthy tissues. In this thesis, the interaction of proton beam in different energies with brain and tumor, is simulated by the Geant 4 software. The optimal energy for proton therapy of brain tumor in different layers of the tumor has been calculated. Then, we have designed a range compensator according to the optimal energy that makes the treatment benefit maximum. Also, by examining the types of materials that are usually used for the range compensator, a suitable design for the range compensator for brain tumor has been presented to create an optimal energy spectrum in different layers of the tumor. Finally, the effect of using the range compensator has been investigated in comparison with the state without using the compensator. The results obtained from the simulations showed that the effect of using the range compensator during the proton treatment increases the benefit of the treatment by 2.6 times.
