شبیه سازی پرتو فوتونی حاصل از شتابدهنده خطی به روش مونت کارلو

بر اساس آمار ارایه شده، در جهان غرب در هر سال 3800 مورد سرطان جدید به ازای هر یک میلیون نفر مشاهده می شود که در درمان بیش از 50% از آنها از پرتو درمانی بعنوان درمان اصلی و یا بخشی از مراحل درمانی استفاده می شود. در این رابطه با ارایه تکنیکهای جدید پرتو درمانی و در جهت اطمینان از توزیع دوز بهینه در ناحیه درمان از روش های مختلف دوزیمتری، از جمله تکنیکهای محاسباتی مونت کارلو استفاده می شود. این تکنیکها بر مبنای شبیه سازی بوده و از آنها بعنوان یک ابزار قوی در دوزیمتری و طرح درمان یاد می شود.
در این بررسی از کد MCNP-4C به منظور شبیه سازی شتابدهنده خطی نپتون 10PC بیمارستان امام رضا (ع) مشهد استفاده شده است. قسمتهای اصلی دستگاه شامل: هدف، کلیماتور نخستین، پنجره خروجی، کلیماتور اولیه، فیلتر مسطح کننده، اطاقک یونیزان و کلیماتور ثانویه می باشند. شبیه سازی چشمه در دو مرحله انجام گرفت. ابتدا چشمه الکترونی با توزیع گوسی از نظر انرژی و شدت در بالای هدف تعریف شد و سپس از طیف پرتوهای ایکس ترمزی به منظور تعریف چشمه فوتونی استفاده گردید. از آنجا که در حالت تولید فوتون، اجزا دستگاه تا زیر فیلتر مسطح کننده ثابت می باشند از طیف انرژی و توزیع فضایی فوتونها در زیر فیلتر به منظور تعریف چشمه فوتونی استفاده شد. همچنین به منظور بررسی پارامترهای دوزیمتری، یک فانتوم آب در SSD=100cm شبیه سازی گردید و در داخل آن آرایشی از دوزیمترها در امتداد محورهای X, Y, Z تعریف شدند.
در جهت اطمینان از شبیه سازی، توزیع دوز بر روی محور مرکزی و در خارج از مرکز برای میدانهای 5×5، 10×10، 20×20، 30×30 سانتی متر مربع مورد بررسی قرار گرفت و نتایج محاسباتی با اندازه گیری های عملی مقایسه شدند. اندازه گیری های عملی با استفاده از سیستم دوزیمتری موجود و اتاقک یونیزان RK و نرم افزار RFA Plus انجام شد. بررسی نتایج حاصل از محاسبات نشان می دهد توافق مناسبی بین منحنی های توزیع دوز در عمق بر روی محور مرکزی پرتو (pdd) و در خارج از محور مرکزی با اندازه گیری های عملی وجود دارد بطوریکه حداکثر اختلاف دوز در نقاط مورد نظر در حد 2% و در بیشتر موارد در حد 1% می باشد.
یافته های حاصل از این بررسی نشان می دهد که می توان از کد MCNP-4C برای شبیه سازی و بررسی توزیع دوز در رادیوتراپی استفاده نمود و در مواردی که اندازه گیری عملی برخی از پارامترهای دوزیمتری، غیرممکن و یا مشکل می باشد.، از این کد برای پیش بینی و بهینه سازی طرح درمان استفاده نمود.