دانلود ترجمه مقاله طراحی فیلتر ریپل برای توزیع هموار دوز عمق در ذره درمانی

1. مقدمه 2. مواد و روش ها 3. نتایج 4. نتیجه گیری پیوست الف: منحنی گاوسی به عنوان بهترین تابع برای برهم نهی متناوب هموار پیوست ب. همگنی برهم نهی توابع گاوسی

مقدمه: تابش یون سنگین، در مقایسه با فتون درمانی متداول، دارای ویژگی مشخصه پروفایل دوز معکوس، یعنی یک فلات دوز پایین در کانال ورودی و یک قله بیشینه تیز (قله براگ) در نزدیکی انتهای دامنه است. با تغییر دادن انرژی پرتو، موقعیت قله براگ در بافت را می توان بدقت در جهت پرتو تنظیم کرد. این باعث می شود که پرتوهای یون سنگین به یک ابزار کامل برای درمان تومورهای عمیق جا گرفته تبدیل شود (توبیاس، 1985، کرافت، 1990). در GSI Darmstadth یک واحد درمانی ساخته شده که برای اولین بار، درمان همدیس هدف سه بعدی براساس تغییرات انرژی اکتیو را بوسیله شتاب دهنده و انحراف جانبی بوسیله اسکن پرتو یون سنگین با آهنربا را محقق می سازد (گویتین، 1983؛ هاربر و همکاران، 1993؛ بادورا و همکاران، 1998). برای نورتابی، حجم هدف به قاچ های تک تک شکل داده شده، تقسیم می شود. با شروع از دورترین قاچ، برای مثال، این قاچ ها یک به یک اسکن می شوند، و همزمان انرژی شتاب دهنده از هر قاچ به قاچ دیگر تغییر می یابد. این روش، تابش تومور-همدیس تقریباً هر شکل و بازده بیولوژیکی بهینه درون و بیرون تومور را ممکن می سازد (کرامر و جاکل، 1997). اما، اگر دامنه گام ها از یک قاچ به قاچ بعدی عریضتر از عرض بیشینه براگ باشند، یک نوسان تناوبی (یعنی یک ریپل) بر بالای توزیع دوز تخت تولید می شود (شکل 1، منحنی کامل را ببینید). دو رویکرد برای حل این مسئله وجود دارد: (الف) می توان تعداد قاچ ها را افزایش داد و باعث بوجود آمدن گام های کوچکتر و پروفایل دوز عمق هموارتر شد. اما برای انرژی های کم و عمق های نفوذ کم بخصوص، پیک های براگ بسیار تیز هستند (شکل 2، منحنی های کامل را ببینید)، بگونه ای که تعداد زیادی گام انرژی برای توزیع دوز همگن در حجم هدف لازم است. برای نمونه، یک تومور در عمق بین 2 و 5 سانتیمتر نیاز به بیش از 50 گام انرژی دارد. این منجر به زمان نورتابی زیاد و مشکلات در نظارت بر جریان ها و موقعیت های پرتو می شود، زیرا شار ذره ای برای هر گام انرژی، کم می شود. (ب) دومین و مطلوب ترین راهکار، عریض کردن پیک براگ با استفاده از یک دستگاه پراکنده کننده انرژی دیگر است.

Introduction: Compared with conventional photon therapy, heavy-ion irradiation is characterized by an inverse dose profile, i.e. a low-dose plateau in the entrance channel and a sharp maximum (Bragg peak) near the end of the range. By varying the beam energy, the position of the Bragg peak in the tissue can precisely be adjusted in the beam direction. This makes heavy-ion beams a perfect tool for the treatment of deep-seated tumours (Tobias 1985, Kraft 1990). At GSI Darmstadt a therapy unit has been constructed that realizes for the first time a three-dimensional target-conformal treatment based on active energy variation by the accelerator and lateral deflection by scanning the heavy ion beam with magnets (Goitein 1983, Haberer et al 1993, Badura et al 1998). For the irradiation the target volume is divided into individually shaped slices. Starting with the most distal one, for example, these slices are scanned one after the other, changing the accelerator energy from slice to slice. This technique allows tumour-conformal irradiation of almost any shape and an optimum biological efficiency inside and outside the tumour (Kr¨amer and J¨akel 1997). However, if the range steps from one slice to the next are wider than the width of the Bragg maximum, a periodic fluctuation (i.e. a ripple) is produced on top of the flat dose distribution (see figure 1, full curve). There are two approaches to solving this problem: (a) One can increase the number of slices, leading to smaller range steps and a smoother depth dose profile. But for low energies and low penetration depths in particular the Bragg peaks are quite sharp (see figure 2, full curves), so that a large number of energy steps are required for a homogeneous dose distribution in the target volume. For instance a tumour at a depth between 2 and 5 cm would require more than 50 energy steps. This results in long irradiation times and difficulties in monitoring the beam currents and positions, because the particle fluence per energy step becomes low. (b) The second and more favourable solution is to widen the Bragg peak using an additional energy spreading device.

بخشی از ترجمه مقاله (صفحه 9 فایل ورد ترجمه)