gate code
در نشریات گروه فیزیک-
یکی از بهترین روش ها برای تشخیص سرطان سینه به خصوص در مراحل اولیه آن، ماموگرافی با پرتو ایکس است. با این وجود مطالعات کمی یافت می شود که خطر ابتلا به سرطان را در بافت هایی به جز سینه مورد بررسی قرار داده باشند. هدف پژوهش فعلی تعیین دز جذب شده در اندام های حساس بدن در حین ماموگرافی است. شبیه سازی با استفاده از کد GATE انجام شده است. در مرحله نخست یک تیوب پرتو ایکس برای ایجاد طیف های انرژی مناسب ماموگرافی ایجاد شده است. پس از آن به منظور بررسی کیفیت تصویر شامل تفکیک پذیری فضایی و نسبت کنتراست به نویز (CNR)، یک فانتوم کنترل کیفی طراحی شده است . یک فانتوم بزرگسال ORNL با اندام های مختلف طراحی و برای محاسبه دز در آن ها نیز هندسه سیستم یک دستگاه ماموگرافی دیجیتال در دو نمای اصلی ماموگرافی (CC و MLO) شبیه سازی شده است. در نهایت مشخص شد که دز تابش به بافت های بدن مانند رحم که در خارج از زمینه پرتو ایکس اولیه قرار دارند؛ کم (به طور متوسط 022/0) است. با این حال، بیشترین دز پس از سینه مورد معاینه و تومور، توسط سینه طرف مقابل در حدود 2735/5، در ریه ها 48/9، در قلب 7/6 و در معده 5/8 دریافت می شود. با توجه به نتایج به دست آمده، در مطالعه ما، انرژی 25 keV به عنوان انرژی بهینه معرفی می شود.
کلید واژگان: ماموگرافی، سرطان سینه، کد GATE، دزیمتری، کیفیت تصویرOne of the best methods for detecting breast cancer, especially in its early stages, is X-ray mammography. However, few studies have examined the risk of developing cancer in tissues other than the breast. The aim of the current study is to determine the absorbed dose in sensitive body organs during mammography. Simulation was performed using the GATE code. In the first step, an X-ray tube was created to produce suitable energy spectra for mammography. Then, a quality control phantom was designed to assess image quality, including spatial resolution and contrast-to-noise ratio (CNR). An adult ORNL phantom with different organs was designed, and the geometry of a digital mammography device was simulated in two main mammography views (CC and MLO) to calculate the dose in the organs. Finally, it was found that the radiation dose to body tissues such as the uterus, which is outside the primary X-ray field, is low (on average 0.022 μGy). However, the highest dose is received by the contralateral breast, about 2735.5 μGy, in the lungs about 48.9 μGy, in the heart about 7.6 μGy and in the stomach about 5.8 μGy after the examined breast and tumor. Based on the results, in our study, the energy of 25 keV is introduced as the optimal energy.
Keywords: Mammography, breast cancer, GATE Code, Dosimetry, Image quality -
سیستم تصویربرداری روبشی شکافی یک سیستم تصویر برداری جدید است که در اخیرا مورد استقبال قرار گرفته است. این سیستم تصویربرداری طوری طراحی شده است که بتواند جسم مورد مطالعه را به صورت خطی با یک پرتو بادبزنی نازک جاروب نماید. هدف از این مطالعه بررسی تاثیر ضخامت فیلتر بر تباین تصاویر به دست آمده از شبیه سازی سیستم تصویربرداری روبشی شکافی با استفاده از کد GATE می باشد. ابتدا تاثیر ضخامت فیلتر اضافی آلومینیوم از حالت بدون فیلتر تا ضخامت mm 4 آلومینیوم بر طیف انرژی پرتوهای ایکس منتشر شده در است سیستم تصویربرداری مورد بررسی قرار گرفت. سپس با طراحی یک فانتوم آزمون تباین که شامل فیلترهایی با ضخامت های مختلف مس برای تعیین نسبت تباین به نویز CNR اثر فیلترگذاری ارزیابی شد.نتایج نشان داد با افزایش ضخامت فیلتر بر باریکه پرتوها، باریکه پرتو نرم تر شده و پرتوهای کم انرژی و غیر مفید آن حذف خواهد شد. همچنین با توجه به اینکه با اضافه کردن فیلتر با ضخامت mm 2، کاهش تباین به نویز کمتر از 10 درصد می شود بنابراین مقدار ضخامت فیلتر بهینه برای سیستم تصویربرداری روبشی شکافی، برای ازدست ندادن کیفیت تصویر مقدار mm 2 فیلتر آلومینیوم به دست آمد. از نتایج این تحقیق می توان برای بررسی میزان دز بیمار در روش تصویربرداری روبشی شکافی استفاده نمود.کلید واژگان: سیستم تصویربرداری روبشی شکافی، کد GATE، فیلترگذاری، تباین تصویر، طیف انرژیRecently, Slot scanning imaging system is a new imaging system. This imaging system is designed to sweep the object in a linear manner with a narrow beam. The aim of this study was to investigate the effect of filter thickness on the contrast of images obtained from simulation of slot scanning imaging system using GATE code. First, the effect of additional aluminum filter thickness from unfiltered to 4 mm aluminum on the energy spectrum of X-rays emitted in the imaging system was investigated. Then, the filtering effect was evaluated by designing a contrast test phantom that includes filters with different copper thicknesses to determine the contrast to noise ratio (CNR).The results showed that by increasing the thickness of the filter on the beam, the beam will be softer and its low energy and useless beams will be removed. Also, due to the fact that by adding a filter with a thickness of 2 mm, the contrast reduction to noise is less than 10%, so the optimal filter thickness for the slot scanning imaging system was 2 mm aluminum filter to not lose image quality. The results of this study can be used to evaluate the patient dose in incisional scanning imaging.Keywords: Slot scanning imaging system, GATE Code, Filtering, Image contrast, Energy spectrum
-
کسر جذبی ویژه یکی از پارامترهای مهم جهت تخمین دز داخلی می باشد. در این مقاله کسر جذبی ویژه تعدادی از ارگان های بدن با استفاده از فانتوم وکسلی زوبال محاسبه گردیده است. از کد مونت کارلوی GATE ورژن 7.2 برای شبیه سازش فوتون ها و الکترون های تک انرژی مربوط به رادیوایزوتوپ لوتشیوم-177 استفاده شده است. سه ارگان کلیه، کبد و طحال به عنوان ارگان چشمه در این شبیه سازی در نظر گرفته شده اند و کسر جذبی ویژه این ارگان های چشمه با مقادیر بدست آمده از داده های مطالعات قبلی مقایسه شده اند. در بیشتر داده ها، اختلاف قابل قبول می باشد و بیشترین مقدار درصد اختلاف نسبی نتایج این مطالعه و مطالعات قبلی، مربوط به فوتون با انرژی keV71 و در حالتی که طحال و کبد به عنوان ارگانهای چشمه و هدف در نظر گرفته شده بودند، برابر با 41% بدست آمد. با استفاده از مقادیر SAF بدست آمده، فاکتور S[1] که برای محاسبات دزیمتری در روش MIRD مورد استفاده قرار می گیرد، محاسبه و ارایه گردید.کلید واژگان: کسر جذبی ویژه، فاکتور S، کد GATE، MIRD، دزیمتری داخلی، فانتوم زوبالSpecific absorbed fraction is one of the important parameters for estimating the internal dose. In this paper, the specific absorbed fraction for a number of body organs has been calculated using the Zubal Voxel phantom. The GATE Monte Carlo code version 7.2 was used to simulate the single-energy photons and electrons related to the radioactive isotope 177Lu. kidney, liver, and spleen were considered as source organs in this simulation and the specific absorbed fractions of these source organs were compared with the values obtained from previous studies. The most relative difference between the values of this study and previous studies was observed to be 41% and related to the photons with the energy of 71 keV when the spleen and liver were considered as the source and target organs, respectively. In most data, discrepancies are acceptable and the obtained data are consistent with the previous data and have been verified. Using the data obtained from this study, the S-factors used for dosimetric calculations in the MIRD method were calculated and presented.Keywords: Specific absorption fraction, S factor, GATE Code, MIRD, Internal dosimetry, Zobal phantom
-
پس از جراحی، پرتودرمانی رایج ترین و موفق ترین روش درمانی مورد استفاده است که نقش مهمی در درمان سرطان دارد. در پروتون درمانی، باریکه پروتون به تومور تابانده می شوند. برای افزایش کارایی درمان تومورهای سینه، نانوذرات طلا GNP و محلول بورن کپتات سدیم (BSH) حاوی بورن-11 را می توان به طور جداگانه به تومور تزریق کرد و سپس آن را تحت تابش پرتوی پروتونی قرار داد. در این تحقیق به کمک شبیه سازی Geant4/Gate7 با تایید افزایش دز رسیده به بافت تومور سینه در پروتون درمانی از طریق دو مرحله مجزا مطالعه انجام داده شد، به طوری که در مرحله اول به منظور به حداکثر رساندن دز به جا گذاشته پروتون در تومور، از تزریق بورن کپتات سدیم (BSH) حاوی بورن -11 در حضور تابش باریکه پروتونی استفاده شد و در مرحله دوم نسبت به مرحله قبل تزریق نانوذرات طلا به جای تزریق بورن با همان مقدار تزریق قبل، در کنار تابش باریکه پروتونی به فانتوم شبیه سازی شده تومور مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین، براساس تزریق غلظت های مختلف محلول بورن کپتات سدیم حاوی بورن-11 به فانتوم سینه، با استفاده از کد مونت کارلوی Geant4/Gate7، تعداد ذرات آلفای گسیلی ناشی از واکنش 11Bp,α 8Be برآورد شد. در اثر انجام واکنش بهمنی آلفا - پروتون - آلفا میزان ذرات آلفای تولیدی در اثر واکنش p+ 16O→α+ 13N بیش از ذرات آلفای تولیدی ناشی از واکنش 11B+p→3α+8.7 MeV به دست آمد. یافته های شبیه سازی ها نشان می دهند که محل قله براگ در داخل تومور با افزایش انرژی به اعماق بالاتر تغییر می کند. هم چنین با تزریق نانوذرات طلا در مقادیر مختلف 25، 50 و 75 میلی گرم در میلی لیتر با تابش همزمان پرتوی پروتونی، میزان دز جذبی تا 75/1 درصد نسبت به حالت دز جذبی ناشی از تزریق محلول بورن کپتات سدیم حاوی بورن-11 با همان مقادیرافزایش می یابد. به عبارت دیگر نتایج این مطالعه، توانایی نانوذرات طلا در افزایش اثربخشی درمان با افزایش دز جذبی در تومورهای سینه با استفاده از پروتون درمانی را تایید می کند.
کلید واژگان: پرتودرمانی، نانوذرات طلا، دزسنجی، شبیه سازی، کد GATERadiation therapy, the most common and successful treatment used after surgery, plays an important role in the treatment of cancer. In proton therapy, the tumor is irradiated by proton beam. To increase the treatment efficacy of breast tumors, gold nanoparticles (GNP) and boron-sodium boron (BSH) solution containing boron-11 can be injected separately into the tumor and then irradiated with proton beam. In this study, using Geant4 / Gate7 simulation, confirming the increase in the dose reached the breast tumor tissue in proton therapy was performed through two separate stages, so that in the first stage, in order to maximize the received dose by protons in the tumor, injection of sodium boron captate (BSH) containing boron-11 was used in the presence of proton beam irradiation. Also, based on the injection of different concentrations of sodium boron captate solution containing boron-11 into the breast phantom, using the Monte Carlo code Geant4 / Gate7, the number of emitted alpha particles caused by the reaction 11Bp,α 8Be estimated. As a result of alpha-proton-alpha avalanche reaction, the amount of alpha particles produced by p+ 16O→α+ 13N more than the alpha particles produced by the reaction produced due to the 11B+p→3α+8.7MeV The findings of the simulations show that the location of the Bragg peak inside the tumor changes with increasing energy to higher depths. Also, by injecting gold nanoparticles in different amounts of 25, 50 and 75 mg / ml with simultaneous irradiation of proton beam, the absorbed dose is up to 1.75% compared to the absorbed dose due to the injection of sodium boron captate solution containing boron-11 with the same values increase. In other words, the results of this study confirm the ability of gold nanoparticles to increase the effectiveness of treatment by increasing the absorption dose in breast tumors using proton therapy.
Keywords: Radiation therapy, Gold nanoparticles, Dosimetry, Simulation, GATE code -
اخیرا، سیستم تصویربرداری روبشی شکافی با توجه به مزایای آن از جمله وضوح بالای تصاویر، کاهش دز دریافتی بیمار و کاهش اعوجاج در تصاویر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این مطالعه شبیه سازی سیستم تصویربرداری روبشی شکافی با استفاده از کد محاسباتی GATE و طراحی فانتوم شی یی به منظور محاسبه کیفیت تصاویر است.با استفاده از کد مونت کارلوی چند منظوره GATE طیف انرژی پرتوهای اشعه ایکس در محدوده تشخیصی رادیولوژی شبیه سازی شد. سپس یک فانتوم شییی شامل فیلترهایی با ضخامت های مختلف مس برای تعیین CNR و جفت خط بر میلی متر برای تعیین تفکیک پذیری فضایی طراحی شد.نتایج شبیه سازی طیف انرژی در تطابق با نتایج تجربی بود. کیفیت تصاویر به دست آمده از شبیه سازی برای تعیین قابلیت های روش تصویربرداری روبشی شکافی شبیه سازی ها با استفاده از معیارهای استاندارد کیفیت تصویر با تصاویر اشعه ایکس مقایسه شدند. تفکیک پذیری فضایی تصاویر شبیه سازی برای روش روبشی شکافی lp/mm 6/1 محاسبه شد که در محدوده تفکیک پذیری تصاویر رادیولوژی معمولی است. بنابراین از این مدل شبیه سازی شده می توان برای بررسی و بهینه سازی پارامترهای تاثیرگذار دیگر از جمله اثر فیلترگذاری و اثر عرض شکاف کولیماتور، فاصله شیء تا آشکارساز... در سیستم تصویربرداری روبشی شکافی استفاده نمود.
کلید واژگان: سیستم تصویربرداری روبشی شکافی، کد Gate، کیفیت تصویر، جفت خط بر میلی مترInterest in slot scanning imaging system has been increased recently because of its advantages such as high image resolution, reduction in patient dose and reduction in image distortion. The purpose of this study is to simulate a slot scanning imaging system using GATE multi-purpose Monte Carlo code and design an object phantom to evaluate image quality. The energy spectrum of X-ray in the radiological diagnostic range was simulated by GATE Monte Carlo code. An object phantom consisting of stripes with different thicknesses of copper was then designed to determine CNR and line pairs per millimeter to determine spatial resolution.The results showed that the simulated energy spectrum were in accordance with experiment. The evaluated parameters of image quality obtained from the simulations were compared with X-ray images using standard image quality criteria to determine the capabilities of the slot scanning imaging method. The spatial resolution of the simulated images was obtained to be 1.6 lp / mm for the slot scanning method, which is in the range of clinical radiology images. Therefore, this simulated model can be used to investigate and optimize other influential parameters such as filtration effect and collimator slit width effect, object distance to the detector ... in slot scanning imaging system.
Keywords: Slot Scanning imaging system, GATE code, image quality, line pair, mm -
براکی تراپی یکی از روش های موثر در درمان انواع تومورهای بدخیم موضعی می باشد. در این روش تعیین توزیع دز در اطراف چشمه های براکی تراپی قبل از استفاده بالینی در بدن بیمار از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق پارامترهای دزیمتری توصیه شده توسط کارگروه شماره 43 (TG-43U1) انجمن فیزیک پزشکی آمریکا (AAPM)، نظیر تابع دز شعاعی و تابع ناهمسانگردی چشمه براکی تراپی 103Pd، (Theragenics, Model 200) با استفاده از کد شبیه سازی مونت کارلو GATE محاسبه شد و با داده های به دست آمده از سایر پژوهش ها مقایسه گردید. حداکثر اختلاف میانگین در محاسبه تابع دز شعاعی و تابع ناهمسانگردی به ترتیب حدود %9 و %8 می باشد. از سوی دیگر، از آنجا که ضریب تضعیف چشمه های براکی تراپی در فانتوم آب با بافت های مختلف متفاوت است، تاثیر بافت های مختلف بر پارامتر تابع دز شعاعی چشمه براکی تراپی 103Pd با استفاده از کد GATE 8.2 مورد بررسی قرار گرفت. اختلاف نسبی تابع دز شعاعی در بافت چربی، ماهیچه، پستان و مغز در مقایسه با فانتوم آب در فاصله شعاعی 5 سانتی متر به ترتیب حدود %153، %30، %35 و %29 بود. مقایسه نتایج حاصل از این حالت ها با زمانی که از فانتوم آب برای محاسبات استفاده می شود، نشا ن دهنده تفاوت محسوس دز جذبی در برخی از بافت ها نسبت به فانتوم آب می باشد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که علی رغم میانگین انرژی پایین و تغییرات شدید دز با فاصله چشمه براکی تراپی 103Pd، پارامترهای دزیمتری را می توان با استفاده از کد GATE و انتخاب فهرست فیزیکی مناسب به خوبی مورد محاسبه قرار داد.
کلید واژگان: براکی تراپی، چشمه براکی تراپی 103Pd، پارامترهای دزیمتری، مونت کارلو، کد GATEBrachytherapy is one of the most effective methods in the treatment of local malignant tumors. In this study, dosimetric parameters of 103Pd brachytherapy source Theragenics model 200 was estimated according to TG-43U1 protocol using GATE 8.1 Monte Carlo code. At first, validation of the GATE simulation for the seed was performed by some criteria consist of radial dose function and 2D anisotropy function inside liquid water according to the AAPM TG-43U1 recommendations. The maximum average deviations were found to be about 9% and 8% for radial dose function and anisotropy function, respectively. On the other hand, since the attenuation coefficient of the sources in the water phantom is different from that of various tissues, the effects of the various tissues on the radial dose function parameter of the 103Pd brachytherapy source were investigated using GATE 8.1 code. The relative deviation values of the radial dose function in the adipose, muscle, breast, and brain tissue compared with water phantom in the radial distance of 5cm were about 153%, 30%, 35%, and 29%, respectively. There is a good agreement between the results of this work and other study in calculation of dosimetric parameters of brachytherapy 103Pd source base on the recommendations of TG-43U1 protocol. The results show that the dosimetric parameters of 103Pd brachytherapy source can be accurately calculated using the GATE code in spite of low energy of radiation and high variation in dose rate with increasing distance from the center of the source. On the other hand, the results of the dose calculation in different phantom could be used in the clinical treatment planning systems.
Keywords: Brachytherapy, 103Pd brachytherapy source, Dosimetric parameters, Monte Carlo, GATE code -
براکی تراپی نوع خاصی از پرتودرمانی است که در آن چشمه پرتوزا در داخل بدن بیمار و در نزدیکی (و یا در داخل) تومور قرار می گیرد. در این بین، تعیین توزیع دز پیرامون چشمه های مورد استفاده در براکی تراپی برای اهداف طراحی درمان بسیار با اهمیت است. در این تحقیق، پارامترهای دزیمتری توصیه شده توسط پروتکل TG43-U1، AAPM، نظیر ثابت آهنگ دز، تابع دز شعاعی و تابع ناهمسانگردی چشمه براکی تراپی I-125 Amersham Health مدل 6711 با استفاده از کد شبیه سازی مونت کارلو GATE در فانتوم آب محاسبه و اعتبارسنجی شده است، و در ادامه، با توجه به ساختار متفاوت بافت های مختلف بدن نسبت به فانتوم آب، نتایج مربوط به محاسبات دزیمتری، به بافت های چربی، سینه، ریه، دو نوع بافت نرم و ماهیچه تعمیم داده شد. شبیه سازی ها نشان دهنده تفاوت محسوس دز جذبی در برخی از بافت ها، نسبت به فانتوم آب (که توسط پروتکل استاندارد TG43-U1، AAPM پیشنهاد می شود) است، به طوری که تغییرات مربوط به تابع دز شعاعی در بافت چربی در فاصله cm 5 از مرکز چشمه به 7/68% نیز خواهد رسید. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که پارامترهای دزیمتری چشمه براکی تراپی 125-I را می توان، علی رغم انرژی تابشی پایین و تغییرات شدید دز با افزایش فاصله از مرکز چشمه، با استفاده از کد GATE و فهرست فیزیکی مناسب محاسبه کرده ودر راستای توسعه نرم افزارهای طراحی درمان براکی تراپی مورد استفاده قرار داد.
کلید واژگان: براکی تراپی، چشمه 125-I، دزیمتری، کدGATE، پروتکل TG43-U1Brachytherapy is one type of internal radiation therapy where radiation sources, which are usually encapsulated are placed as close as possible to the tumor site inside the patient's body. In this technique, it is important to determine dose distribution around the brachytherapy capsule. Hereby, in this paper, dosimetric parameters of I-125 brachytherapy source model 6711 are estimated according to TG-43U1 protocol using GATE 8.1 Monte Carlo code.
In this work, we used GATE_v8.1 to calculate dosimetric parameters of the I-125 brachytherapy source model 6711. At first, validation of the GATE platform were performed by some criteria such as radial dose function, 2D anisotropy function inside liquid water according to the AAPM TG-43U1. On the other hand, since the attenuation coefficient of the sources in the water phantom is different from that of various tissues, the effects of the various tissues on the radial dose function parameter of the I-125 brachytherapy source were investigated using GATE 8.1 code.
Dosimetric parameters of simulated I-125 brachytherapy capsule show good consistency compared with the other study. The maximum average deviation was about 3.61% and 7.29% at radial dose function and anisotropy function, respectively. The relative deviation of radial dose function in the fat, muscle, breast and lung tissue compared with water phantom in radial distance of 5cm were about 68.73%, 10.98%, 25.83% and 12.23%, respectively.
There was a good agreement between the results of this work and other study in calculation of dosimetric parameters of brachytherapy I-125 source base on the recommendations of TG-43U1 protocol. The results show that the dosimetric parameters of I-125 brachytherapy can be calculated using the GATE code and appropriate physic list in spite of low energy of radiation and high variation in dose rate with increasing distance from the center of the source. The results of the dose calculation in different phantom could be used in clinical treatment planning systems.Keywords: Brachytherapy, I-125 Source, Dosimetry, GATE Code, TG-43U1 Protocol
- 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.