eye phantom
در نشریات گروه فیزیک-
طیف گامای آنی تولید شده حین تابش پروتون به بافت، برای آنالیز عنصری بافت تحت درمان به کار گرفته می شود. هدف اصلی این آنالیز در پروتون درمانی ردیابی غلظت اکسیژن در بافت تومور است. پایش برخط تغییر غلظت این عنصر پزشک را به سمت ارزیابی روند بهبود و تخمین پاسخ بدن بیمار به درمان هدایت می کند. در این مطالعه طیف گاما آنی یک فانتوم چشم انسان در آشکارساز HPGe با استفاده از ابزار Geant4 شبیه سازی شده و آنالیز عنصری تومور در این فانتوم با به کارگیری شبکه عصبی انجام شد. در این آنالیز 33 نمونه از فانتوم چشم حاوی تومورهای متفاوت از نظر چگالی و درصد عناصر تشکیل دهنده شبیه سازی شد که از 21 نمونه برای آموزش شبکه عصبی و از 6 نمونه برای آزمون و از 6 نمونه برای راستی آزمایی شبکه استفاده شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که همبستگی خوبی بین نتایج پیش بینی شده توسط شبکه عصبی و نتایج مورد انتظار وجود دارد. نتایج نشان داد که درصد خطای اکسیژن برای نمونه های آزمون کم تر از 8/5 درصد، برای کربن کم تر از 7/12 درصد و برای نیتروژن کم تر از 25 درصد به دست آمده است. لذا پتانسیل این آنالیز کمی برای بافت های ناهمگن جهت تخمین درصد جرمی اکسیژن تایید می شود.کلید واژگان: آنالیز عنصری، گاما آنی، پروتون تراپی، فانتوم چشم، شبکه عصبیThe proton induced prompt gamma spectrum is applied for elemental analysis of irradiation tissues. The main purpose of the analysis in proton therapy is to track oxygen concentration in abnormal tissues. Online monitoring of oxygen concentration over a full course of treatment could provide a direct method for evaluating the response of these tissues to proton therapy and this information on the response of the tumor and healthy tissues to irradiation could then be used by the oncologist to adjust the patient’s treatment plan to ensure proper dose delivery to the tumor. In this study, the prompt gamma spectrum of a human eye phantom is simulated in an HPGe detector using the Geant4 toolkit, and the elemental analysis is accomplished using an artificial neural network (ANN). In the analysis, 33 eye phantoms are considered with different tumors, including different densities and elemental compositions. 21 samples were used as train data in ANN and 6 samples for testing and 6 samples for validation. The results show that there is a good correlation between outputs and targets. They show that the error percent of oxygen, carbon, and nitrogen in test samples are less than 5.8, 12.7, and 25%, respectively. Finally, the potential of quantitative elemental analysis of inhomogeneous targets is confirmed for providing a method to track change in the oxygen level of tumors.Keywords: Elemental Analysis, Prompt Gamma, Proton therapy, Eye phantom, Neural Network
-
در این پژوهش، مطالعات در زمینه پروتون تراپی ملانومای چشمی با استفاده از ابزار GEANT4 گسترش داده شده است. مدل های تحلیلی مختلفی، گسترش قله های براگ (SOBP) در ناحیه تومور را مورد بررسی قرار داده اند. یکی از مهمترین مدل های تحلیلی، مدل بورفلد می باشد. در این مقاله، با استفاده از روش واپیچش توابع و استفاده محاسبات عددی، مدل تحلیلی جدیدی جهت تولید و گسترش قله های براگ در ناحیه تومورهای چشمی معرفی شده است. همچنین از شبیه سازی به کمک کد GEANT4 جهت تولید قله های براگ در فانتوم های واقعی چشم انسان و آب استفاده شده است. دو فانتوم متفاوت، جهت مطالعه تاثیر مواد واقعی فانتوم چشم بر منحنی های دز پروتون در نظر گرفته شده است. همچنین به منظور در نظر گرفتن اثرات بالینی، منحنی SOBP در دو فانتوم، با در نظر گرفتن خط باریکه (CATANA) محاسبه شده است. به ازای باریکه های مدادی پروتون، پهنای SOBP برای فانتوم آب و چشم به ترتیب برابر با 901/0 و 877/0 سانتی متر محاسبه شد. محاسبات منحنی براگ و SOBP نشان می دهد توافق خوبی بین نتایج GEANT4، مدل پیشنهادی و مدل بورفلد وجود دارد. با به کارگیری خط باریکه CATANA، اختلاف پهنای SOBP در دو فانتوم آب و چشم برابر با 11/0 سانتی متر می باشد.
کلید واژگان: منحنی براگ، دز، فانتوم چشم، فانتوم آب، SOBPIn this research, in order to improve our calculations in treatment planning for proton radiotherapy of ocular melanoma, we improved our human eye phantom planning system in GEANT4 toolkit. Different analytical models have investigated the creating of Spread Out Bragg Peak (SOBP) in the tumor area. Bortfeld’s model is one of the most important analytical methods. Using convolution method, a new analytical model for the creating of SOBP in the eye tumors was introduced. Also, the GEANT4 Monte Carlo toolkit was implemented for the Bragg peak production in the water and realistic eye phantom. Two different phantoms are proposed to study the effect of defining realistic materials on the proton dose distribution. Moreover, for the clinical investigation, the SOBP curves are figured in the water and eye phantom, using CATANA beam line. For proton pencil beams, the SOBP width for the water and eye phantoms was 0.901 and 0.877 cm, respectively. Bragg peak and SOBP calculations show a good agreement between the results of GEANT4, proposed and Bortfeld models. Using the CATANA beam line, the SOBP width difference between the two water and eye phantoms is 0.11 cm.
Keywords: Bragg peak, Dose, SOBP, Water phantom, Eye phantom
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.