اعتبارسنجی شتاب دهنده واریان شبیه سازی شده با استفاده از کد BEAMnrc برای انرژی 6MeV

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه فیزیک پزشکی،گروه فیزیک پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران.

2 دانشجوی کارشناس ارشد فیزیک پزشکی،گروه فیزیک پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران.

3 استادیار گروه رادیوتراپی و آنکولوژی،گروه رادیوتراپی و آنکولوژی، بیمارستان گلستان اهواز، اهواز، ایران.

4 استادیار گروه فیزیک پزشکی ،دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شاهرود، شاهرود، ایران

5 دانشجو دکتری فیزیک پزشکی،

6 دانشجوی کارشناس ارشد فیزیک پزشکی،گروه فیزیک پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران

7 کارشناس ارشد گروه رادیوتراپی.گروه رادیوتراپی و آنکولوژی، بیمارستان گلستان اهواز، اهواز، ایران.

چکیده

زمینه و هدف: شبیه سازی با تکنیک مونت کارلو یک ارزیابی عملی ویژگی های پرتو فوتونی کلینیکی است. دقت نتایج شبیه سازی به اعتبار سنجی محاسبات مدل شبیه سازی استفاده شده متکی است. در این مطالعه اعتبار شبیه سازی با کد BEAMnrc برای انرژی 6MV بررسی شد.
روش بررسی: کلاهک درمانی شتاب دهنده واریان 2100C/D برای انرژی 6MV  با استفاده از کد BAMnrc شبیه­سازی شد. چشمه الکترونی تک انرژی با انرژی های , 5.9, 6 MeV 5.7،  و استوانه ای به شعاع 1, 2, 3mm و برای میدان های 4×4، 10×10 و 30×30cm2 مورد بررسی قرار گرفت. شمارش در صفحات فازی زیر پنجره خروجی و بالای فانتوم آب انجام شد. سپس با استفاده از کد BEAMdp آنالیز ذرات و کد DOSXYZ منحنی­های درصد دز عمقی و پروفایل در عمق 10cm محاسبه شد. در این مطالعه اندازه­گیری­ها توسط اتاقک یون 0.13CC داخل فانتوم آب به ابعاد 50×50×50cm3انجام شد. نتایج شبیه سازی و دوزیمتری با استفاده از گاما ایندکس با معیار 2%/2mm مقایسه شدند.
یافته­ها: با افزایش انرژی چشمه الکترونی درصد دوز عمقی در ناحیه انبوهش دز کاهش یافته و به نتایج دوزیمتری نزدیکتر شد. با افزایش قطر چشمه واگرایی فوتون­های تولید شده کاهش یافته و لبه های پروفایل افت شدیدی را نسبت به نتایج دوزیمتری نشان داد.
نتیجه­گیری: در نهایت  بهترین تطابق (با گاما ایندکس2%/2mm ) بین نتایج شبیه سازی و اندازه گیری برای میدانهای 4×4,10×10 , 40×40 cm2  و شعاع 0.2cm در فاصله چشمه از سطح 100cm بدست آمد.

کلیدواژه‌ها


1-Sjögren R, Karlsson M. Electron contamination in clinical high energy photon beams. Medical physics. 1996;23(11):1873-81.

2-Butson M, Cheung T, Yu P. Variations in 6MV x-ray radiotherapy build-up dose with treatment distance. Australasian Physics & Engineering Sciences in Medicine. 2003;26(2):87-9.

3-Nithya L, Raj NAN, Rathinamuthu S. Analyzing the characteristics of 6 MV photon beam at low monitor unit settings. Journal of medical physics/Association of Medical Physicists of India. 2016;41(1):34.

4-Kadam A, Sharma S. Estimation of local confidence limit for 6 MV photon beam IMRT system using AAPM TG 119 test protocol. International Journal of Cancer Therapy and Oncology. 2016;4(1).

5-Krongkietlearts K, Tangboonduangjit P, Paisangittisakul N, editors. Determination of output factor for 6 MV small photon beam: comparison between Monte Carlo simulation technique and microDiamond detector. Journal of Physics: Conference Series; 2016: IOP Publishing.

6-Tayalati Y, Didi S, Zerfaoui M, Moussaa A. Monte Carlo Simulation of 6MV Elekta Synergy Platform Linac photon beam using Gate/Geant4. arXiv preprint arXiv:13090758. 2013.

7-Sheikh-Bagheri D, Rogers D. Monte Carlo calculation of nine megavoltage photon beam spectra using the BEAM code. Medical physics.402-391:(3)29;2002.

8-Khan FM, Gibbons JP. Khan's the physics of radiation therapy: Lippincott Williams & Wilkins; 2014.

9-Abdel-Rahman W, Seuntjens JP, Verhaegen F, Deblois F, Podgorsak EB. Validation of Monte Carlo calculated surface doses for megavoltage photon beams. Medical physics. 2005;32(1):286-98.

10-Chin E, Shipley D, Bailey M, Seuntjens J, Palmans H, DuSautoy A, et al. Validation of a Monte Carlo model of a NACP-02 plane-parallel ionization chamber model using electron backscatter experiments. Physics in medicine and biology. 2008;53(8):N119.

11-Verhaegen F, Seuntjens J. Monte Carlo modelling of external radiotherapy photon beams. Physics in medicine and biology. 2003;48(21):R107.

12-Ma C-M, Jiang SB. Monte Carlo modelling of electron beams from medical accelerators. Physics in medicine and biology. 1999;44(12):R157.

13-Rogers D, Faddegon B, Ding G, Ma CM, We J, Mackie T. BEAM: a Monte Carlo code to simulate radiotherapy treatment units. Medical physics. 1995;22(5):503-24.

14-Rogers D. Fifty years of Monte Carlo simulations for medical physicsThis paper is dedicated to W Ralph Nelson and to the memory of Martin J Berger, two men who have left indelible marks on the field of Monte Carlo simulation of electron–photon transport. Physics in medicine and biology. 2006;51(13):R287.

15-Faddegon B, O’Brien P, Mason D. The flatness of Siemens linear accelerator x-ray fields. Medical physics. 1999;26(2):220-8.

16-Liu HH, Mackie TR, McCullough EC. Calculating dose and output factors for wedged photon radiotherapy fields using a convolution/superposition method. Medical physics. 1997;24(11):1714-28.

17-Liu HH, Mackie TR, McCullough EC. Calculating output factors for photon beam radiotherapy using a convolution/superposition method based on a dual source photon beam model. Medical physics. 1997;24(12):1975-85.

18-von Wittenau AS, Bergstrom Jr P, Cox L. Patient-dependent beam-modifier physics in Monte Carlo photon dose calculations. Medical physics. 2000;27(5):935-47.

19-von Wittenau AS, Cox L, Bergstrom Jr P, Chandler W, Siantar CH, Mohan R. Correlated histogram representation of Monte Carlo derived medical accelerator photon-output phase space. Medical physics. 1999;26(7):1196-211.

20-Siebers J, Keall P, Libby B, Mohan R. Comparison of EGS4 and MCNP4b Monte Carlo codes for generation of photon phase space distributions for a Varian 2100C. Physics in medicine and biology. 1999;44(12):3009.

21-Van der Zee W, Welleweerd J. Calculating photon beam characteristics with Monte Carlo techniques. Medical physics. 1999;26(9):1883-92.

22-Keall P, Siebers J, Jeraj R, Mohan R. The effect of dose calculation uncertainty on the evaluation of radiotherapy plans. Medical physics. 2000;27(3):478-84.

23-Deng J, Jiang SB, Kapur A, Li J, Pawlicki T, Ma C. Photon beam characterization and modelling for Monte Carlo treatment planning. Physics in medicine and biology. 2000;45(2):411.

24-Ding GX. Energy spectra, angular spread, fluence profiles and dose distributions of 6 and 18 MV photon beams: results of Monte Carlo simulations for a Varian 2100EX accelerator. Physics in medicine and biology. 2002;47(7):1025.

25-Kawrakow I, Rogers D, Walters B. Large efficiency improvements in BEAMnrc using directional bremsstrahlung splitting. Medical physics. 2004;31(10):2883-98.

26-Sheikh-Bagheri D, Rogers D, Ross CK, Seuntjens JP. Comparison of measured and Monte Carlo calculated dose distributions from the NRC linac. Medical physics. 2000;27(10):2256-66.

27-Low DA, Harms WB, Mutic S, Purdy JA. A technique for the quantitative evaluation of dose distributions. Medical physics. 1998;25(5):656-61.

28-Low DA, Dempsey JF. Evaluation of the gamma dose distribution comparison method. Medical physics. 2003;30(9):2455-64.

29-Harms Sr WB, Low DA, Wong JW, Purdy JA. A software tool for the quantitative evaluation of 3D dose calculation algorithms. Medical physics. 1998;25(10):1830-6.

30-Jiang SB, Sharp GC, Neicu T, Berbeco RI, Flampouri S, Bortfeld T. On dose distribution comparison. Physics in medicine and biology. 2006;51(4):759.

31-Bakai A, Alber M, Nüsslin F. A revision of the γ-evaluation concept for the comparison of dose distributions. Physics in medicine and biology. 2003;48(21):3543.

32-Clasie BM, Sharp GC, Seco J, Flanz JB, Kooy HM. Numerical solutions of the γ-index in two and three dimensions. Physics in medicine and biology. 2012;57(21):6981.