فهرست مطالب

سنجش و ایمنی پرتو - سال هشتم شماره 1 (زمستان 1398)
  • سال هشتم شماره 1 (زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1399/04/04
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سید علی مهدی پور*، بهنام آزادگان، علی اصغر مولوی صفحات 1-6

    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.

    کلیدواژگان: منحنی براگ، دز، فانتوم چشم، فانتوم آب، SOBP
  • سپیده شفیعی* صفحات 7-12

    در این مقاله روش انتخاب بهینه ی زمان برای آنالیز طیف گامای نمونه های خاک مطالعه شده است. طیف سنجی گاما با استفاده از آشکارساز HPGe نوع p با بازده 30% و تفکیک پذیری keV 7/1 (برای پیک MeV 33/1 کبالت-60) و بر پایه کمترین اکتیویته قابل آشکار انجام شده است. از نمونه های استاندارد IAEA-RGTh-1، IAEA-RGU-1 و IAEA-RGK-1 که در ظروف استوانه ای ریخته شده اند به عنوان نمونه استفاده شده است. اندازه گیری ها در 12مدت زمان مختلف از 5 دقیقه تا 36 ساعت انجام شده است. در هر اندازه گیری کمترین اکتیویته آشکار شده برای دخترهای Th232، U238، U235 و رادیونوکلید K40 محاسبه شد. زمان بهینه طوری انتخاب شد که در آن تغییرات کمترین اکتیویته آشکارشده نسبت به زمان کمتر از Bq/kg·h 05/0 باشد.

    کلیدواژگان: طیف سنجی اشعه گاما، کمترین اکتیویته آشکار شده، زمان شمارش
  • سیده نسرین حسینی مطلق*، محمد قاسمی شبانکاره صفحات 13-20

    از واکنش همجوشی P-11B سه ذره آلفا گسیل می گردد. ذرات آلفا تاثیر به سزایی در مرگ سلول های سرطانی ایفا می کنند. وقتی که بورن در محل تومور انباشته می شود پروتون های تابیده شده از خارج از بدن می توانند با بورن های درون تومور واکنش دهند. همچنین یک پرتو گاما سریع از واکنش همجوشی P-11B منتشر می شود. قله پرتو گامای سریع KeV 719 تولید شده از واکنش همجوشی P-11B نقش مفیدی را برای ما ایفا می کند. این روش درمان ویژگی ها و مزایایی مانند کاربرد قله براگ در درمان، هدف گیری دقیق تومور، افزایش اثر درمان و مشاهده و نظارت بر ناحیه درمان در طول درمان را دارا می باشد.

    کلیدواژگان: همجوشی، پروتون، بورن، گاما، تومور
  • مرضیه فیاض فر، لیلا غلامزاده*، محسن خواجه امینیان صفحات 21-28

    حفاظت در برابر پرتو و انتخاب مواد مناسب جهت تضعیف پرتو به عنوان یکی از شاخه های مهم در علم پرتو پزشکی و صنایع مربوط پرتو است. در این مقاله، ضرایب تضعیف جرمی ، ضخامت های نیم لایه و ضخامت های معادل mm 5/0 سرب برای کامپوزیت پلی وینیل کلراید حاوی نانو و میکرو ذرات اکسید مس به طور تجربی به ازای ولتاژهای مختلف kV 40، 60 و 80 پرتو ایکس محاسبه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که در ولتاژهای 40 و 60 کیلوولت، کامپوزیت های حاوی نانوذرات نسبت به کامپوزیت های حاوی میکروذرات عملکرد حفاظتی بهتری دارند اما در ولتاژ 80 کیلوولت، کامپوزیت حاوی میکروذرات محافظ بهتری هستند. مقدار ضریب تضعیف جرمی کامپوزیت حاوی میکروذرات اکسید مس در ولتاژ های پرتو ایکس به وسیله کد شبیه سازی MCNP به دست آمده و با نتایج تجربی مقایسه شده است.

    کلیدواژگان: پرتوX، ضریب تضعیف جرمی، کامپوزیت پلی وینیل کلراید، نانو و میکروذرات، اکسید مس
  • سید ابوالقاسم حائری* صفحات 29-36

    هدف دزسنجی زیستی، تخمین میزان پرتوگیری افراد پرتوکار و یا درگیر در سوانح مختلف پرتوی با استفاده از میزان تغییرات در شاخص های زیستی است. روش های سیتوژنتیکی، از شایع ترین و کاربردی ترین روش های دزسنجی زیستی هستند. در موارد پرتوگیری مزمن یا دراز مدت ، روش سیتوژنتیک هیبریدی فلورسانس مورد استفاده قرار می گیرد که در آن، بررسی تعداد آسیب های پایدار کروموزومی، معیاری برای تخمین میزان پرتوگیری افراد است. هر آزمایشگاه دزسنجی زیستی، برای تخمین صحیح و دقیق میزان پرتوگیری، باید منحنی کالیبراسیون اختصاصی برای انواع مختلف پرتو در دزها و آهنگ دزهای مختلف را تهیه کند. در این تحقیق، پس از نمونه گیری از خون دو مرد سالم و غیر سیگاری، نمونه ها تحت تابش دزهای 5/0 تا 2 گری اشعه ایکس ساطع شده از دستگاه شتاب دهنده خطی قرار داده و پس از جداسازی لنفوسیت های خون محیطی و کشت سلولی، گستره متافازی آن ها تهیه شد. پس از انجام رنگ آمیزی هیبریدی فلورسانس بر روی گستره های متافازی، به کمک میکروسکوپ فلورسانس، آسیب های پایدار کروموزومی ایجادشده توسط دزهای مختلف پرتو در لنفوسیت ها مورد بررسی قرار گرفتند. بر اساس میزان آسیب های پایدار کروموزومی مشاهده شده در دزهای مختلف پرتو ایکس، منحنی دز-پاسخ استخراج شد که از آن می توان برای ارزیابی گذشته نگر پرتوگیری های شغلی و حوادث پرتوی مختلف بهره برداری کرد.

    کلیدواژگان: دزسنجی زیستی، فلورسانس هیبریدی، لنفوسیت های خون محیطی، آسیب های پایدار کروموزومی، منحنی کالیبراسیون
  • هاله کرمی، سید هاشم میری حکیم آباد*، علییه حسینیان ازغدی صفحات 37-44

    این مطالعه، به بررسی اثر ماده‏ی کنتراست بر مقدار دز جذبی، حین سی‏تی انژیوگرافی قفسه‏ی سینه (CTPA)، برای دو فانتوم مرجع جهانی معرفی شده توسط کمیته بین المللی حفاظت در برابر اشعه، پرداخته ‏است. بدین منظور، ابتدا مدل اولیه و استاندارد حرکت زیستی دارو (PBPK) برای فانتوم مرجع جهانی، تطبیق داده‏ شده است. سپس با توجه به دستورالعمل اجرایی توصیه شده حین سی‏تی انژیوگرافی قفسه‏ی سینه در افراد بزرگسال، مدل PBPK تصحیح شده با استفاده از کد نوشته شده در نرم افزار Maple، حل شده و غلظت دارو در اندام‏های مختلف فانتوم مرجع زن(AF)  و مرد (AM) به دست آمده است. سپس ترکیب مواد فانتوم ها، برای درنظرگرفتن درصد جرمی ید در اندام ها و بافت های مختلف تصحیح شده است. محاسبات دزیمتری با استفاده از کد MCNPX 2.6.0، و تخمین دز جذبی در زمان‏های 20، 25 و 30 ثانیه پس از تزریق انجام شده است. نتایج افزایش 38 تا 44 درصدی دز جذبی ریه در ثانیه‏ی 25ام بعد از تزریق ماده‏ی کنتراست، را نسبت به لحظه‏ی صفر، نشان می‏دهد. این موضوع بر اهمیت درنظرگرفتن اثر ماده‏ی کنتراست در محاسبات دزسنجی اشاره دارد. از آن‏جا که بهترین کیفیت تصویر از عروق خونی ریه، همزمان با بیشترین غلظت ماده‏ی کنتراست وارد شده به ریه به دست می‏آید، محاسبات انجام شده ثانیه‏ی 25ام (5 ثانیه پس از اتمام تزریق) را بهترین زمان برای تصویربرداری نشان می‏دهد. هم‏چنین بیشترین دز جذبی ریه و کمترین مقدار در اندام‏های حساس قفسه سینه در همین زمان به دست آمده است.

    کلیدواژگان: شبیه سازی سی تی، ماده ی کنتراست، مدل PBPK، فانتوم ICRP، مونت کارلو
  • سمیرا رازقندی، کیهاندخت کریمی شهری، محمدمهدی فیروزآبادی* صفحات 45-53

    رادیوتراپی یکی از روش های درمانی پرکاربرد در درمان سرطان می باشد. با توجه به وابستگی مستقیم نتایج محاسبات دز به انرژی باریکه، شناخت دقیق از طیف انرژی فوتون دستگاه های شتاب دهنده ی خطی درمانی ضروری است. در این مطالعه دستگاه شتاب دهنده ی خطی واریان مدلC/D 2100، با انرژی فوتون MV 18، با استفاده از کد مونت کارلوی MCNPX 2.6.0 شبیه سازی شده است. سپس با استفاده از نتایج تجربی مقادیر بهینه ی انرژی و پهنای باریکه ی الکترونی به ترتیبMeV  5/18 و cm 14/0 محاسبه شد. در ادامه چگونگی تاثیر عمق فانتوم، فاصله ی چشمه تا سطح فانتوم، انداز ه ی میدان، هندسه اجزاء تشکیل دهنده سر شتاب دهنده و جنس فیلتر مسطح کننده بر طیف فوتون این دستگاه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش عمق درون فانتوم و فاصله ی چشمه تا سطح، در انرژی های بالا، فراوانی ها در طیف فوتون به صورت نمایی کاهش می یابد. همچنین تغییر جنس فیلتر مسطح کننده با توجه به عدد اتمی آن سبب تغییر در فراوانی طیف فوتون می شود به طوری که تغییر جنس فیلتر از آهن به آلومینیوم به دلیل کاهش سطح مقطع جذب فوتون، فراوانی طیف فوتون را 6/31% افزایش داد. همچنین هریک از اجزاء سر شتاب دهنده به دلیل جنس و هندسه خاص تاثیر متفاوتی بر طیف فوتون دارد به طوری که کلیماتور اولیه بیشترین و MLC کمترین تاثیر را بر میانگین انرژی نشان دادند. افزایش اندازه میدان از cm2 5⨯5 به cm240⨯40 به دلیل پراکندگی از کلیماتور و فانتوم باعث افزایش فراوانی طیف فوتون به میزان 3/28% شد.

    کلیدواژگان: کد مونت کارلو MCNPX، شتاب دهنده ی خطی واریان مدل C، D2100، طیف انرژی فوتون
|
  • Seyed Ali Mahdipour*, Behnam Azadegan, Ali Asghar Mowlavi Pages 1-6

    In 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
  • Sepideh Shafiei* Pages 7-12

    The method of optimal measurement counting time in Gamma spectrometry for soil samples was studied. Gamma spectrometry was done based on minimum detectable activity using the HPGe- p type with efficiency of 30% and FWHM 1.7keV (for 1.33 MeV 60Co). The samples were IAEA-RG Th-1, IAEA-RGU-1 and IAEA-RGK-1 prepared in bottles. The measurements were done for 12 different counting times from 5 min to 36 hour. The minimum detectable activity (MDA) was determined for daughters’ of 232Th, 238U, 235U and radionuclide 40K. The counting time in which the changes of the MDA is less than 0.05 Bq/kg·h was considered as the optimal counting time.

    Keywords: Gamma-ray spectrometry, Minimmum detectable activity, Counting time
  • Seyede Nasrin Hosseinimotlagh*, Mohammad Ghassemi Shabankareh Pages 13-20

    Three alpha particles are emitted from the P-11B fusion reaction. Alpha particles play an important role in the death of cancer cells. When boron is accumulated in the tumor, protons irradiated out of body can react with the boron in the tumor. Also a fast gamma ray of 719 KeV beam is released from the P-11B fusion reaction which plays a useful role for us. This therapeutic approach includes features and benefits such as the application of Bragg Peak in treatment, precise targeting of the tumor, increased therapeutic effect, and observation and monitoring of the treatment area.

    Keywords: Fusion, Proton, Boron, Gama, Tumor
  • Marzeyyeh Fayyaz Far, Leila Gholamzadeh*, Mohsen Khajehaminian Pages 21-28

    Radiation protection and the selection of suitable materials to reduce radiation effects is one of the important branches of medical science and radiation. In this paper, the mass attenuation coefficients, half value layer thicknesses and thicknesses of 0/5 mm lead of polyvinyl chloride (PVC) composites containing Nano and micro-particles of copper oxide are calculated using experimental method for different voltages of 40, 60and 80 kVp of X-ray. The results show that at 40 kVp and 60 kVp, composites containing nanoparticles have a better protective effect than composites containing microparticles, but at 80 kV, composites have better protective than micro-particles. Also, the mass attenuation coefficient of copper oxide composite was calculated using MCNP simulation for X-ray tube by voltage of 80kVp. The results of MCNP code were found to be in agreement with theoretical X-com. The results showed that in 40 kVp there is a difference between these two values, which is higher than that of 80 kVp.

    Keywords: X-ray, Attenuation coefficient, Polyvinyl chloride composite, Nano, micro-particles
  • Abolghasem Haeri* Pages 29-36

    Estimation of absorbed dose for radiation workers or person involved in different radiological accident is the aim of biodosimetry. Cytogenetic methods are the most current and applicable biodosimetry tools. In chronic or protracted exposure, fluorescence in situ hybridization (FISH), stable chromosomal aberration is used for estimation of absorbed dose. For precise estimation of absorbed dose, every biodosimetry department should prepare standard dose response curve for different dose and dose rates. In this study, after sampling of blood from two healthy males, blood samples irradiated with X- ray of linear accelerator (0.5-2 Gy) and after separation of their lymphocytes, culturing and metaphase spread were prepared. Fluorescence in situ hybridization painting was performed and stable chromosomal aberration was recorded. Dose response curve was prepared for stable chromosomal aberration for different X-ray doses which can use for retrospective biodosimetry in occupational and accidental situations.

    Keywords: Biological dosimetry, FISH, Peripheral blood lymphocytes, Stable chromosomal aberration, Calibration curve
  • Haleh Karami, Hashem Miri Hakim Abad*, Elieh Hoseinian-Azghadi Pages 37-44

    This study evaluated the impact of contrast material on the estimation of absorbed dose due to computed tomography pulmonary angiography (CTPA) using the ICRP reference phantoms. To address this issue, we modified the previously developed physiologically based pharmacokinetic (PBPK) model to be conformed to the ICRP reference phantoms. Regarding the standard contrast material injection protocol, we then provided an in-house Maple code to solve the modified PBPK models and obtain the iodine concentration curves for adult male (AM) and adult female (AF) phantoms. The material composition of the phantoms was then adjusted to include the determined iodine mass percentages in different organs and tissues. The dosimetry calculations were performed using Monte Carlo N-Particle extended code (MCNPX) version 2.6.0., and the estimation of absorbed dose was done at 20, 25 and 30 seconds after the injection. The results showed dose increment of 38%-44% in the lungs at 25 s after the injection in comparison with the time before injection, which emphasizes the importance of considering contrast material in the dose estimation. It is known that the image quality of contrast-enhanced CT is related to the amount of iodine concentration in pulmonary vessels. Our calculations showed that the best time for imaging is 25 s after injection (5 s after the end of injection). At this time, the lung absorbed dose is maximized and the absorbed dose to other organs in the scanned region are minimized.

    Keywords: CT simulation, Contrast media, PBPK model, ICRP phantom, Monte Carlo
  • Samira Razghandi, Keyhandokht Karimi Shahri, Mohammad Mahdi Firoozabadi* Pages 45-53

    Radiotherapy using linear accelerators is known as an effective modality for cancer treatment. The photons energy of treatment beams significantly affect the dose distribution. Therefore, it is important to accurately evaluate the photon energy spectra. In this study, MCNPX Monte Carlo code (version 2.6.0) was used to simulate an 18 MV photon beam of a Varian 2100C/D linear accelerator. By matching computed and measured percent depth and profile doses, the optimum values of mean energy and full width at half maximum (FWHM) of the radial distribution of beam were found to be 18.5 MeV and 0.14 cm, respectively. The simulation was also used to investigate the impact of parameters, such as depth, source-to-surface distances (SSD), field size, flattening filter material and geometry of treatment head components on the photon spectra. The results showed that the photon spectra were decreased as an exponential function by increasing depth in phantom and SSD. Results also indicated that the photon spectra depend on the Z of the flattening filter materials. Photon spectra for low-Z materials, such as Al, were significantly increased (up to 31.6%) in comparison with using the original material due to the decrease in the photon absorption cross-section. Each component of the linac head has a different effect on the photon spectrum due to its material and special shape. Based on the obtained results, primary collimator and MLC have, respectively, maximum and minimum effect on the mean energy of photons. Moreover, photon spectra were changed considerably with field size. Change in the photon spectra up to 28.3% was obtained when using 40 × 40 cm2 field size compared to the 5 × 5 cm2 because of the increased scatter from the collimator and the phantom.

    Keywords: MCNPX Monte Carlo, Varian linear accelerator, Photon spectra