دانلود ترجمه مقاله مطالعه پارامتر فیلتر ریج با کدهای شبیه سازی FLUKA و GEANT4

1. مقدمه 2. مواد و روش ها 3. نتایج 4. نتیجه گیری

چکیده – در این پژوهش، بهینه سازی پارامتر ضخامت فیلتر ریج را برای درمان یون کربن، با استفاده از شبیه سازی مونته کارلو را بررسی کردیم. برای این مطالعه، یک فیلتر ریج برای پخش پیک براگ (SOBP) با ملاحظه اثربخشی بیولوژیکی نسبی (RBE)، طراحی کردیم. ضخامت، ارتفاع و عرض فیلتر ریج با استفاده از برنامه های FLUKA و GEANT4 طراحی شدند و نتایج توزیع های دوز فیزیکی را برای کدهای FLUKA و GEANT4، تحلیل و مقایسه کردیم. نتایج نشان داد که حداقل عرض شیار برای فیلتر ریج باید حداقل 5/0 برای یک دوز بیولوژیکی مناسب باشد. مقطع های SOBP، بترتیب برای ارتفاع های 5/3، 0/4 و 5/4 سانتیمتر، 8، 9 و 10 سانتیمتر بودند. ارتفاع فیلتر ریج بگونه ای طراحی شد که متناسب با عرض SOBP باشد. همچنین، نتایج کدهای FLUKA وGEANT4 نشان داد که مقدار میانگین تفاضل 3% بود و حداکثر خطا 5% بود؛ اما، گرایش ها و روندها، مشابه بودند. بنابراین، ارتفاع و عرض شیار برای فیلتر رینج پارمترهای مهمی برای تصمیم گیری در مورد طول و فلات SOBP می باشند. مقدمه: درمان یون کربن، روش بسیار موثری برای درمان سرطان است، که این بخاطر اثربخشی بیولوژیکی نسبی (RBE) بسیار زیاد آن در حوالی پیک و توزیع دوز عالی است. درمان یون کربنی در سال 1994 شروع شد، هنگامی که شتاب دهنده پزشکی یون سنگین در چیبا (HIMAC) در انستیتو ملی علوم رادیولوژی (NIRS) در ژاپن، کشف شد [1]. از آن وقت به بعد، برای کارآزمایی های بالینی در مورد درمان یون نوری در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، آمریکا (LBNL) مورد پژوهش قرار گرفت [2]. «مرکز درمان پرتو یون هیدلبرگ» (HIT) در آلمان نیز از سال 2009 بیماران را درمان می کرد [3]. چندین کشور، بخاطر اثربخشی درمانی زیاد آن ، تصمیم گرفتند تاسیسات درمانی یون کربنی تاسیس کنند. انستیتو علوم رادیولوژی و پزشکی کره (KIRAMS) در حال حاضر در حال ساخت است که هدفش شروع کارآزمایی های بالینی در سال 2017 در بوسان گیجانگ در کره است.

We investigated the parameter optimization of the ridge filter’s thickness for carbon-ion therapy by using a Monte Carlo simulation. For this study, a ridge filter was designed for the spreadout Bragg peak (SOBP) by considering the relative biological effectiveness (RBE). The thickness, height, and width of the ridge filter were designed by using the FLUKA and the GEANT4 codes, and we analyzed and compared the results of the physical dose distributions for the FLUKA and the GEANT4 codes. The results showed that the minimum width of the groove for the ridge filter should be at least 0.5 cm for an appropriate biological dose. The SOBP sections were 8 cm, 9 cm, and 10 cm, respectively, when the heights were 3.5 cm, 4.0 cm, and 4.5 cm. The height of the ridge filter was designed to be associated with the SOBP width. Also, the results for the FLUKA and the GEANT4 codes showed that the average value of the difference was 3% and that the maximum error was 5%; however, the trends were similar. Therefore, the height and the width of the groove for the ridge filter are important parameters for deciding the length and the plateau of the SOBP. INTRODUCTION: Carbon-ion therapy is a very effective method for the treatment of cancer because of its very high relative biological effectiveness (RBE) around the peak and excellent dose distribution. Carbon-ion therapy was started in 1994 when the Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba (HIMAC) at the National Institute of Radiological Sciences (NIRS) in Japan [1]. Since then, it has been researched for clinical trials on light-ion therapy at Lawrence Berkeley National Laboratory, USA (LBNL) [2]. The Heidelberg Ion Beam Therapy Center (HIT) in Germany has also been treating patient since 2009 [3]. Due to its high therapeutic efficiency [4], several countries plan to establish a carbon-ion therapy treatment facility. The Korea Institute of Radiological and Medical Sciences (KIRAMS) is currently under construction, with an objective of starting clinical trials in 2017 at Busan Gijang in Korea.