fa مقایسه دز فیزیکی و دز بیولوژیکی یونهای اکسیژن نسبت به پروتون در هادرون تراپی فیزیک‌پزشکی Biophysics پژوهشي Research <strong><span style="color:#0070C0;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">زمینه و هدف: </span></span></span></strong><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">در پرتودرمانی، یون‌های اکسیژن، دارای فواید بیشتری از نظر خواص بیولوژیکی نسبت به یون‌های سبک‌تر نظیر پروتون است. اکسیژن، دارای انتقال خطی انرژی (</span></span></span><span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">LET</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">-</span></span></span><span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">Linear Energy Transfer</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">) بیشتر و اثر بیولوژیکی نسبی (</span></span></span><span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">RBE</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">-</span></span></span><span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">Relative Biological Effectiveness</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">) بزرگ‌تری هستند. برای طراحی قله براگ گسترش یافته (</span></span></span><span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">SOBP</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">-</span></span></span><span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">Spread-Out Bragg Peak</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">) از دوز بیولوژیکی، روشی کاربردی را با محاسبات مونت کارلو و محاسبات ماتریسی طراحی کرده‌ایم. این روش را برای پرتوهای اکسیژنی و نیز پروتونی به کار برده‌ایم.</span></span></span><br> <strong><span style="color:#0070C0;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">روش کار:</span></span></span></strong><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> پس از استخراج پروفایل‌های قله براگ، توسط کد </span></span></span><span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">Geant4</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">، ضرایب وزنی شدت برای هر پرتو برای ایجاد یک </span></span></span><span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">SOBP</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> یکنواخت استخراج شده است. همچنین مقدار </span></span></span><span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">RBE</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> با توجه به مدل خطی-درجه دوم (</span></span></span><span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">LQ</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">) محاسبه گردیده است. نمودار دوز بیولوژیکی، دوز فیزیکی و سطح بقای سلولی در تابش هر دو یون نیز به دست آمده است.</span></span></span><br> <strong><span style="color:#0070C0;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">یافته‌ها:</span></span></span></strong> <span dir="LTR"><span style="color:black;"><span style="font-family:times new roman,serif;"><span style="font-size:10.0pt;">SOBP</span></span></span></span><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> بیولوژیکی طراحی شده، یکنواختی مطلوبی را نشان می‌دهد. دوز فیزیکی حاصل از پرتوهای پروتونی و اکسیژنی تفاوت چندانی با یکدیگر ندارند، اما برای دوز بیولوژیکی، اختلاف فاحشی بین آن دو وجود دارد. حتی با وجود تنظیم شدت پرتوها برای ایجاد یک دوز بیولوژیکی یکسان، نمودار سطح بقای سلولی، تفاوت بسیار زیادی با یکدیگر خواهند داشت.</span></span></span><br> <strong><span style="color:#0070C0;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;">نتیجه‌گیری:</span></span></span></strong><span style="color:black;"><span style="font-family:b mitra;"><span style="font-size:10.0pt;"> ویژگی‌ها و اثرات بیولوژیکی اکسیژن نسبت به پروتون، برای بهینه‌سازی سیستم برای رساندن حداکثر آسیب به بافت تومور و حداقل آسیب به بافت‌های سالم اطراف می‌تواند انتخاب مناسبی باشد. وجود جداول غنی‌تر از مقادیر تجربی برای پارامترهای مؤثر بر مقدار اثر بیولوژیکی نسبی در تابش اکسیژن، دقت در این بهینه‌سازی را شدیداً بالا می‌برد.</span></span></span> <div style="text-align: justify;"><strong>Background:</strong> In radiation therapy, oxygen ions have more biological benefits than lighter ions such as proton. Oxygen has a higher Linear Energy Transfer (LET) and a larger Relative Biological Effectiveness (RBE). To design the Spread-Out Bragg Peak (SOBP) of biological doses, we have developed a functional approach with Monte Carlo calculations and matrix computations. We have used this method for both oxygen and proton beams.<br> <strong>Methods:</strong> After obtaining the profiles of the Bragg Peak by Geant4 code, intensity weighing factors for each beam was calculated to create a uniform SOBP. Also, the RBE value was calculated according to the Linear-uQadratic model (LQ). Biological dose, physical dose, and cell survival levels were also obtained in the radiation of both ions.<br> <strong>Results:</strong> The designed biological SOBP has a good uniformity. Physical dose derived from proton and oxygen beams do not differ significantly, but for biological dose, there is a sharp difference between them. Even with the modulation of the intensity of the beams to produce the same biological dosage, the cell survival levels chart will vary greatly.<br> &nbsp;<strong>Conclusion: </strong>The biological properties and effects of oxygen in respect to the proton can be a good choice to optimize the system to maximize damage to the tumor tissue and minimize damage to surrounding healthy tissues. The existence of richer tables of experimental values for the effective parameters on the amount of relative biological effectiveness greatly increases the accuracy of this optimization.<br> &nbsp;<br> &nbsp;</div> هادرون تراپی,کد Geant4,دوز فیزیکی,دوز بیولوژیکی,اثر بیولوژیکی نسبی لینی Hadron therapy, Geant4 Code,Physical dose, Biological dose, Relative biological effectiveness 85 97 http://rjms.iums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-3974-1&slc_lang=fa&sid=1 Ladan Rezaee لادن رضائی rezaie_l@iaushiraz.ac.ir 3900319475328460043269 3900319475328460043269 Yes Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران