ارزیابی باریکه‌های الکترونی MeV6 و MeV8 حاصل از شتابدهنده خطی نپتون 10PC با استفاده از روش مونت کارلو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده علوم پزشکی، دانشگاه تربیت مدرس، صندوق پستی: 111-14115 ، تهران- ایران

2 دانشگاه علوم پزشکی تبریز، تبریز- ایران

چکیده

باریکه‌های الکترونی بطور وسیعی در پرتو درمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به اینکه مقدار انرژی اسمی الکترونها ویژگیهای باریکه‌های الکترونی را برای مقاصد درمانی به اندازه کافی فراهم نمی‌آورند، لازم است داده‌های دْز عمقی را برای باریکه‌های الکترونی مشخص کرده و آنها را مورد استفاده قرار داد. هدف از این تحقیق بدست آوردن داده‌های دْز عمقی باریکه‌های الکترونی MeV 6 و MeV 8 حاصل از شتابدهنده خطی نپتون 10PC و ارزیابی ویژگیهای این باریکه‌ها به روش شبیه‌سازی مونت‌کارلو است. در این تحقیق از کد BEAMnrc برای مدل‌سازی شتابدهنده مورد نظر استفاده شد. همچنین برای شبیه‌سازی فانتوم آب مورد استفاده (RFA300)، کد DOSXYZnrc بکار رفت. نمودارهای دْز عمقی در امتداد محور مرکزی و عمود بر آن برای این باریکه‌های الکترونی در میدان 2cm10×10 به روش مونت‌کارلو ترسیم شدند. پارامترهای عمق دْز R100 ،Rq، R85، R50 و Rp از نمودارهای دْز عمقی بهنجار شده بدست آمدند. نمودارهای دْز عمقی محاسباتی در امتداد محور مرکزی و عمود بر آن سازگاری بسیار خوبی با مقادیر نمودارهای تجربی نشان دادند. با توجه به اینکه شتابدهنده‌های مختلف از یک سازنده و با مدل مشابه اغلب ساختارهای مشابهی دارند، به نظر می‌رسد که با شبیه‌سازی یک شتابدهنده از یک سازنده و با تغییر بیناب انرژی و شاخص کیفیت باریکه‌های مدل شبیه‌سازی شده، بتوان به مدل محاسباتی سایر شتابدهنده‌ها از همان سازنده دست یافت. علاوه بر این، به نظر می‌رسد با فراهم شدن مدل محاسباتی برای هر شتابدهنده، بتوان اثر هر یک از ساختارهای سر درمانی شتابدهنده را بر باریکه‌های الکترونی بررسی کرد و در نهایت توزیع دْز حاصل را بدست آورده و مورد ارزیابی قرار داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of 6 and 8 MeV Clinical Electron Beams from NEPTUN 10PC Linear Accelerator Using Monte Carlo Method

نویسندگان [English]

  • N Jabbari 1
  • B Hashemi Malayeri 1
  • A Farajollahi 2
  • A Kazemnejad 1
  • A Shafaei 2
  • Sh Jabbari 2
چکیده [English]

Electron beams are widely used in radiation therapy. Since the nominal electron energy value is not quite meaningful for physics or dosimetry purposes in treatment planning, depth dose data for electron beams must be determined and used. The purpose of this study was to obtain the depth dose data for the 6 and 8 MeV electron beams of a NEPTUN 10PC linac and evaluating its beam characteristics using Monte Carlo method. The linac electron beams were modeled using the BEAMnrc code. The DOSXYZnrc code was also used for the simulation of RFA 300 water phantom. The central axis depth dose and the beam profiles were calculated for the beam energies at the 10×10 cm2 field size. The R100, Rq, R85, R50 and Rp parameters were extracted from the normalized depth-dose curves. The calculated results were compared with the experimental data, where the agreement between them was very good. Since different linacs from the same manufacturer and model usually have the same structures, it seems that it can be possible to model different linacs based on a particular one from the same manufacturer by defining their energy spectra and the beam quality indexes. In addition, using this method enables us to assess the characteristics of the electron beam at the exit of the linac and the effects of every part of the linacs head structure on the electron beams. It may also be possible to study and evaluate the final dose distribution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Monte Carlo
  • Medical Linear Accelerator
  • Electron Beam
  • Radiotherapy
  1. 1.    C.M. Ma, B.A. Faddegon, D.W.O. Rogers, T.R. Mackie, “Accurate characterization of Monte Carlo calculated electron beams for radiotherapy,” Med. Phys. 24, 1, 401-416 (1997).

 

  1. 2.    D.S. Followill, D.S. Davis, G.S. Ibbott, “Comparison of electron beam characteristics from multiple accelerators,” Int. J. Radiation. Oncology. Biol. Phys. 59, 3, 905–910 (2004).

 

  1. 3.    C.M. Ma and S.B. Jiang, “Monte Carlo modeling of electron beams from medical accelerators,” Phys. Med. Biol. 44, R157–R189 (1999).

 

  1. 4.    C.M. Ma and A.E. Nahum, “Calculation of absorbed dose ratios using correlated Monte Carlo sampling,” Med. Phys. 20, 1189-99 (1993).

 

  1. 5.    M.A. Ebert and P.W. Hoban, “A Monte Carlo investigation of electron–beam applicator scatter,” Med. Phys. 22, 9, 1431–1435 (1995).

 

  1. 6.    M.A. Udale, “Monte Carlo investigation of surface doses for broad electron beams,” Phys. Med. Biol. 33, 8, 939-953 (1998).

 

  1. 7.    M.A. Udale-Smith, “Monte Carlo investigation of high energy electron beams used in radiotherapy,” PhD Thesis, Leeds University (1990).

 

  1. 8.    M.A. Udale-Smith, “Monte Carlo calculations of electron beam parameters for three Philips linear accelerators,” Phys. Med. Biol. 37, 1, 85-105 (1992).

 

  1. 9.    D.W.O. Rogers, B.A. Faddegon, G.X. Ding, C.M. Ma, J. We, T.R.A. Mackie, “BEAM, a Monte Carlo code to simulate radiotherapy treatment units,” Med. Phys. 22, 503-24 (1995).

 

  1. 10.              A. Kapur, C.M. Ma, E.C. Mok, D.O. Findley, A.L. Boyer, “Monte Carlo calculations of electron beam output factors for a medical linear accelerator,” Phys. Med. Biol. 43,  3479-3494 (1998).

 

  1. 11.              D.W.O. Rogers, J. Cygler, T.R. Mackie, “Monte Carlo investigation of electron beam output factors vs size of square cutout,” Med. Phys. 26, 5, 743–750 (1999).

 

  1. 12.              P. Bjork, T Knoos, P. Nilsson, “Influence of initial electron beam characteristics on Monte Carlo calculated absorbed dose distributions for linear accelerator electron beams,” Phys. Med. Biol. 47, 4019–4041 (2002).

 

  1. 13.              International Atomic Energy Agency (IAEA), “Absorbed dose determination in external beam radiotherapy: an international code of practice for dosimetry based on standards of absorbed dose to water,” IAEA Technical Report Series TRS-398, Austria, IAEA, (1999).

 

  1. 14.              F.M. Khan, “The physics of radiation therapy,” third edition, Philadelphia, (2003).

 

  1. 15.              Scanditronix Medical AB, “Software handbook to RFAplus Version 5.2,” Uppsala, Sweden, Scanditronix Medical AB, (2001).

 

  1. 16.              B.Walters, I. Kawrakow, D.W.O. Rogers, "DOSXYZnrc users manual," NRCC Report PIRS-794 (rev. B), Ottawa, (2004).

 

  1. 17.              International Commission on Radiation Units and Measurements ( ICRU),“Stopping powers for electrons and positrons,” ICRU Repot 37, ICRU, Washington D.C, (1984).

 

18. American Association of Physicists in Medicine (AAPM) Task Group 25 ,“Clinical electron-beam dosimetry,” Med. Phys. 18, 73-109 (1991).