IranPAC2015

Evaluation of air cavities on head and neck radiotherapy dose distribution: Monte Carlo study

Not scheduled

15m

سالن همایش‌ها (پژوهشگاه دانش‌های بنیادی)

Poster کاربردها در پزشکی

Speaker

Ms Maryam Kargaran (Arak University of Sciences)

Description

Abstract: Introduction: with regard to the critical organs in head and neck, radiotherapy of tumors that are in this area is very important. Air cavities such as sinuses can disturb radiotherapy dose distribution and cause overdose, underdose or beam scattering. Radiotherapy dose distribution can help to optimize patient treatment planning and protect organs at risk. The aim of this research was evaluation of Maxillary, Frontal, Ethmoid and Sphenoid sinuses on radiotherapy dose distribution and dosimetric changes in water phantom with Monte Carlo method. Materials and Methods: In this study Varian 2100/CD Linear (6MV) and water phantom (50×50×50 cm3) has simulated with Monte Carlo code. Then Maxillary sinus cavity with dimension (3×3.2×2) cm3 at depth of 3.2 cm, Frontal cavity with dimension and (2×2×3.2)cm3 at depth of 1.6 cm, Ethmoid cavity with dimension (1×1×1.2) cm3 at depth of 2 cm and Sphenoid cavity with dimension (1×1×2) cm3 at depth of 6 cm has simulated. To test the validity of Monte Carlo simulation, the calculated Percentage Depth Dose (PDD) and profile were compared with the measured values at reference field size (10×10 cm2). In order to evaluation of sinusoidal cavities effect on radiotherapy dose distribution, the PDDs and profiles curves with and without cavities has compared. Result: The results showed good agreement (less than 2%) for PDDs and profile curves between simulation and dosimetry measurement. The evaluation of sinusoidal cavities effects on radiotherapy dose distribution showed dose heterogeneity near the cavities, dose discontinuities at air edges and beam scattering. The value of dose has decreased 0.64 to 2.76 % before cavity, 13.01 to 17.17 % in air region and then has increased 2.25 to 5.9 % beyond cavity. Conclusion: The results showed that air cavities can change the radiotherapy dose distribution and the dose reduction before air cavities and in air region is due to lack of scatter radiation. Also, the dose increment beyond the air cavity has observed to increase with the cavity size. The dose distribution and mentioned problems cause of air cavities are depend on the size and depth of cavity. Key words: air cavities, Monte Carlo method, radiotherapy dose distribution.

چکیده به فارسی

چکیده:
مقدمه: با توجه به وجود ارگان های حساس و مهم در ناحیه سر و گردن، درمان تومورهایی که در این ناحیه قرار دارند، بسیار حائز اهمیت است. وجود حفره های هوایی از جمله سینوس ها، توزیع دوز رادیوتراپی را در این منطقه دچار اختلال می کند و مشکلاتی از جمله افزایش یا کاهش دوز تومور و پراکندگی پرتوها در این نواحی را به دنبال دارد. با توجه به افزایش روزافزون افراد مبتلا به سرطان، مطالعات مربوط به بررسی توزیع دوز به طراحی درمان مناسب و حفاظت بهتر بافتهای سالم مجاور تومور کمک شایانی می کند. هدف از این پژوهش، بررسی اثر سینوسهای ماگزیلاری، فرانتال، اتموئید و اسفنوئید بر توزیع دوز رادیوتراپی و تغییرات دوزیمتریک در فانتوم آب به روش مونت کارلو بوده است.
مواد و روش ها: در این مطالعه دستگاه شتاب دهنده Varian 2100/CD در مد فوتونی با انرژی 6 MV به همراه فانتوم آب مکعب شکل به ابعاد cm350×50×50 بوسیله کد مونت کارلو شبیه سازی گردید. سپس حفره های سینوسی ماگزیلاری با ابعاد واقعیcm3 (2×2/3×3) در عمق 2/3 سانتی متر ، فرانتال با ابعاد cm3 (2/3×2×2) در عمق 6/1 سانتی متر، اتموئید با ابعاد cm3 (2/1×1×1) در عمق 2 سانتی متر و اسفنوئید با ابعاد cm3 (2×1×1) در عمق 6 سانتی متر شبیه سازی و به برنامه اضافه گردید. برای بررسی صحت و دقت شبیه سازی انجام شده، نمودارهای درصد دوز عمقی و پروفایل حاصل از شبیه سازی و دزیمتری عملی برای میدان مرجع cm210×10 با هم مقایسه گردید. برای بررسی تاثیر حفره ها بر توزیع دوز رادیوتراپی، نمودار های درصد دوز عمقی و پروفایل برای شرایط حضور و عرم حضور حفره ها رسم و با یکدیگر مقایسه گردید.
نتایج : نمودارهای مقادیر درصد دوز عمقی و پروفایل دوز به دست آمده از شبیه سازی با مقادیر اندازه گیری شده مربوط به دزیمتری عملی توافق خوبی (اختلاف کمتر از 2% )را داشت.در بررسی توزیع دوز ناشی از حفره ها، ناهمگونی در توزیع دوز در حضور حفره ها، ناپیوستگی دوز در در لبه های حفره های هوایی و پراکندگی پرتوها بعد از حفره هوایی مشاهده شد. مقدار دوز قبل از حفره 0.64 تا 2.76 % کاهش، در منطقه هوایی13.01تا17.17 % کاهش و بعد از حفره 2.25 تا 5.9 % افزایش را نشان داد.
بحث و نتیجه گیری: نتایج حاکی از آن است که وجود حفره های هوایی، توزیع دوز رادیوتراپی را تغییر می دهد و کاهش دوز قبل از حفره های هوایی و همچنین در منطقه هوایی به دلیل کمبود پرتوهای پراکنده رخ می دهد. همچنین افزایش دوز به دلیل عبور بیشتر پرتوها از حفره، بعد از حفره هوایی مشاهده شد به گونه ای که هرچقدر ابعاد حفره بزرگتر باشد افزایش دوز پشت حفره ها بیشتر می شود. توزیع دوز و مشکلات ذکر شده در اثر وجود حفره های هوایی به اندازه حفره و عمق آن وابسته است.
واژگان کلیدی: حفره های هوایی، روش مونت کارلو، توزیع دوز رادیوتراپی

Peer reviewing

Paper

Accepted on 17 Nov 2015 by Javad Rahighi

Paper files: