شبیه سازی اثر تغییر دز حاصل از حضور نانوذرات فلزی مختلف تحت تابش پروتون با استفاده از ابزار Geant۴

در چند دهه اخیر، تاثیر نانوذرات در پرتودرمانی موردتوجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر مدل های برهم­کنش فیزیکی مختلف بر روی محاسبات دز در اطراف نانوذرات طلا، هافنیوم و گادولینیم، انجام شده است. با استفاده از ابزار مونت کارلوی Geant۴، یک نانوذره به قطر ۵۰ نانومتر در فانتوم مکعبی آب شبیه سازی شد و تحت تابش پروتون با انرژی های ۵، ۵۰ و MeV ۱۵۰ قرار گرفت. مطالعه حاضر پارامترهای مختلفی را از جمله طیف انرژی الکترون ها و فوتون های ثانویه، توزیع دز شعاعی (RDD)، ضریب افزایش دز (DEF)، در اطراف نانوذره با سه جنس مختلف و دو مدل برهم­کنش فیزیکی مورد بررسی قرار داده است. نتایج حاصل شده نشان داد که برای نانوذره طلا تعداد الکترون های ثانویه با مدل پنلوپه بیش­تر از مدل لیورمور بود؛ ولی برای دو نانوذره دیگر، الکترون های ثانویه بیش­تری با مدل لیومور نسبت به مدل پنلوپه تولید شد. در نمودارهای RDD تا فاصله ۶ نانومتری از سطح نانوذره طلا (در راستای شعاعی در محیط آب)، مدل پنلوپه یک اختلاف ۱۰ درصدی را نسبت به مدل لیورمور ارائه می کند. هم­چنین، تا فاصله ۹ نانومتری از سطح نانوذره، مدل لیورمور به ترتیب یک افزایش ۱۶ و ۱۰ درصدی در دز را در مقایسه با مدل پنلوپه برای نانوذرات هافنیوم و گادولینیم نشان می دهد. در مورد DEF، دز نهشت شده در اطراف نانوذره طلا ۱۴ برابر افزایش یافت که بالاترین مقدار در مقایسه با افزایش دز پیرامون نانوذرات هافنیوم و گادولینیم که به ترتیب ۱۰ و ۶ برابر بودند، می باشد.

کلیدواژه ها:

نانوذرات ، ضریب افزایش دز ، پروتون درمانی ، شبیه سازی مونت کارلو ، Geant۴