نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشکده‌ی مهندسی انرژی، دانشگاه صنعتی شریف، صندوق پستی: 8639-14515، تهران ـ ایران
2 پژوهشکده‌ی فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 3486-11365، تهران ـ ایران
3 دانشکده‌ی فیزیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، صندوق پستی: 49611-15418، تهران ـ ایران
چکیده
برای استفاده بهینه از قابلیتهای پروتون در درمان تومور، لازم است در مرحله طرح درمان محل پیک براگ با دقت بالایی پیشبینی شود. آنالیز عنصری بافت یکی از روشهای مورد تحقیق برای پیشبینی دقیق محل پیک براگ، برد پروتون و توزیع توان توقف بافت می‌باشد. هر عنصر در بافت طیف گاماهای آنی منحصر به فردی دارد، بنابراین با ثبت و تحلیل طیف گاماهای آنی گسیل شده از بافت، امکان پیشبینی جرم عناصر بافت وجود دارد. در مطالعه حاضر، ابتدا گاماهای آنی گسیل شده از عناصر اصلی بافت‌های بدن (Ca20، O16، C12 و N14) با استفاده از کد Geant4 به دست آمدند. سپس با استفاده از پنج فانتوم با جرم‌های عنصری مشخص، رابطه تناسب بین شمارش‌های زیر قله خطوط گاما 91/3، 31/2 و MeV 12/7 به ترتیب با جرم عناصر کلسیم، نیتروژن و اکسیژن در فانتوم‌ها به صورت خط برازش به دست آمدند. در ادامه برای دو فانتوم آزمون با داشتن شمارش‌های این خطوط گاما و با استفاده از خط برازش، جرم هر عنصر در فانتوم تخمین و با مقدار واقعی مقایسه گردید. نتایج به دست آمده برای سه عنصر ذکر شده در فانتوم‌های آزمون دارای اندازه‌ی درصد خطای نسبی کم‌تر از 6 هستند، که موجب جابه‌جایی برد پروتون کم‌تر از 1 میلی‌متر میشود.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Elemental analysis of tissue in proton therapy using photopeak count of prompt gamma spectrum
نویسندگان [English]
- F. Saheli 1
- N. Vosoughi 1
- Z. Riazi 2
- F.S. Rasouli 3
1 Department of Energy Engineering, Sharif University of Technology, P.O.Box: 14515-8639, Tehran – Iran
2 Physics and Accelerator Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 11365-3486, Tehran – Iran
3 Department of Physics, K.N. Toosi University of Technology, P.O.Box: 15418-49611, Tehran – Iran
چکیده [English]
nline elemental analysis of irradiated tissue in proton therapy is a major part of this treatment, since it leads to accurate estimation of the depth of Bragg peak, proton range, and distribution of stopping power of irradiated tissue. Given the fact that each element has unique characteristic prompt gamma (PG) spectrum, recording and analyzing of the emitted gamma-ray spectra is one of the methods used for online elemental analysis of irradiated tissue. In the present study, the PG lines of most abundant elements of human tissues (12C, 16O, 20Ca, and 14N) are obtained using Geant4 toolkit. Moreover, the linear dependency of 7.12, 3.91 and 2.31 MeV PG counts to the mass of 16O, 20Ca, and 14N are investigated in five phantoms. The gamma lines of 2.31, 3.91 and 7.12 MeV are selected to determine the mass of nitrogen, calcium, and oxygen in the irradiated volume. Furthermore, for two test phantoms, the mass of elements is estimated using linear fitting and is compared with predefined mass of these elements in the test phantoms. The results showed that the relative errors of estimated mass of calcium, nitrogen, and oxygen are less than 6%, which leads to the range estimation deviation of about 1 mm.
کلیدواژه‌ها [English]
- Monte carlo
- Proton therapy
- Geant4
- Prompt gamma
- Elemental analysis
)