دوره 12، شماره 4 - ( 12-1403 )
جلد 12 شماره 4 صفحات 89-79 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
N H N, MM F, M G. Improving Dose Accuracy in Radiation Therapy: Validating Monte Carlo Simulations with GATE and PRIMO. jmsthums 2025; 12 (4) :79-89
URL: http://jms.thums.ac.ir/article-1-1347-fa.html
URL: http://jms.thums.ac.ir/article-1-1347-fa.html
حقیقت نظر نرگس، فیروزآبادی محمدمهدی، قربانی مهدی. افزایش دقت دز در پرتودرمانی: اعتبارسنجی شبیه‌سازی‌های مونت‌کارلو با استفاده از GATE و PRIMO. مجله دانشگاه علوم پزشکی تربت حیدریه. 1403; 12 (4) :79-89
1- گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
2- گروه مهندسی و فیزیک پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران
2- گروه مهندسی و فیزیک پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده: (147 مشاهده)
زمینه و هدف: بهینه سازی دز اشعه در درمان‌های پرتودرمانی اهمیت زیادی دارد. شبیه‌سازی شتاب‌دهنده‌های خطی پزشکی با روش‌های مونت‌کارلو به منظور افزایش دقت و اطمینان در طرح‌های درمانی، کاهش خطرات تابش، بهبود کیفیت و اثربخشی درمان ، و صرفه‌جویی در زمان و منابع، ابزار اصلی به شمار می‌رود.
روش ها: در این تحقیق، اجزای سر درمانی شتاب‌دهنده خطی واریان 2100 Clinacبا استفاده از کد/ GATE 4 GEANT نسخه‌ی 2/8 و نرم‌افزار شبیه سازی PRIMO نسخه‌ی 1814.(32-64).3.0 مدل‌سازی شدند. مدل توسعه‌یافته برای اعتبارسنجی پرتو فوتون MeV 6 با تکنیک فضای فاز در کدهای PRIMO و GATE و روش مرسوم محاسبات دز در GATE استفاده شد. نتایج محاسبات با اندازه‌گیری‌های انجام‌شده در یک فانتوم آب با ابعاد 30×50×50 cm3 در فاصله چشمه تا سطحcm 100 مقایسه شدند. درصد دز عمقی و پروفایل‌های عرضی در عمق cm 10 و عمق بیشینه دز برای اندازه‌ی میدان‌هایcm2 5×5 ، cm215×15و cm230×30 محاسبه شدند.
نتایج: دزیمتری با استفاده از اندازه‌ی وکسل cm32×2×2 برای درصد دز عمقی وmm3 2×5×5 برای پروفایل عرضی انجام شد. پارامترهای بهینه مربوط به انرژی متوسط پرتو الکترونیMeV 2/6 ، انحراف استانداردMeV 17/0 و اندازه چشمه الکترونیmm 2 بودند ، که توافق خوبی بین نتایج شبیه‌سازی و اندازه‌گیری مشاهده شد.
نتیجه گیری: نتایج نشان دادند که انحراف میانگین نقطه به نقطه کمتر از % 2/5 است و % 95/56 از نقاط ارزیابی‌شده، معیار شاخص گامایmm % 3/3 را برآورده می‌کنند. این مطالعه قابلیت کدهای PRIMO و GATE را در پرتودرمانی تائید می‌کند.
روش ها: در این تحقیق، اجزای سر درمانی شتاب‌دهنده خطی واریان 2100 Clinacبا استفاده از کد/ GATE 4 GEANT نسخه‌ی 2/8 و نرم‌افزار شبیه سازی PRIMO نسخه‌ی 1814.(32-64).3.0 مدل‌سازی شدند. مدل توسعه‌یافته برای اعتبارسنجی پرتو فوتون MeV 6 با تکنیک فضای فاز در کدهای PRIMO و GATE و روش مرسوم محاسبات دز در GATE استفاده شد. نتایج محاسبات با اندازه‌گیری‌های انجام‌شده در یک فانتوم آب با ابعاد 30×50×50 cm3 در فاصله چشمه تا سطحcm 100 مقایسه شدند. درصد دز عمقی و پروفایل‌های عرضی در عمق cm 10 و عمق بیشینه دز برای اندازه‌ی میدان‌هایcm2 5×5 ، cm215×15و cm230×30 محاسبه شدند.
نتایج: دزیمتری با استفاده از اندازه‌ی وکسل cm32×2×2 برای درصد دز عمقی وmm3 2×5×5 برای پروفایل عرضی انجام شد. پارامترهای بهینه مربوط به انرژی متوسط پرتو الکترونیMeV 2/6 ، انحراف استانداردMeV 17/0 و اندازه چشمه الکترونیmm 2 بودند ، که توافق خوبی بین نتایج شبیه‌سازی و اندازه‌گیری مشاهده شد.
نتیجه گیری: نتایج نشان دادند که انحراف میانگین نقطه به نقطه کمتر از % 2/5 است و % 95/56 از نقاط ارزیابی‌شده، معیار شاخص گامایmm % 3/3 را برآورده می‌کنند. این مطالعه قابلیت کدهای PRIMO و GATE را در پرتودرمانی تائید می‌کند.
فهرست منابع
1. 1) Greene D, Williams PC. Linear accelerators for radiation therapy. CRC Press; 2017 Aug 2. [DOI:10.1201/9780429246562]
2. 2) Khoshhal, A.R., Khatibani, A.B., Tirehdast, Z., Shaddoust, M. and Nirouei, M., 2024. Evaluation of experimental and simulated gamma ray shielding ability of ZnCo2O4 and ZnCo2O4/graphene nanoparticles. Optical Materials, 156, p.115953. [DOI:10.1016/j.optmat.2024.115953]
3. 3) Khatibani, A.B., Khoshhal, A.R., Tochaee, E.B., Jamnani, S.R. and Moghaddam, H.M., 2024. Physical and gamma radiation shielding features of Sm2O3/graphene nanoparticles: A comparison between experimental and simulated gamma shielding capability. Inorganic Chemistry Communications, p.112772. [DOI:10.1016/j.inoche.2024.112772]
4. 4) Khoshhal, A.R. and Esmaili Torshabi, A., 2024. Feasibility of Anthropomorphic Head Phantom Design Using DLP 3D Printing for Dosimetry. Journal of Nuclear Research and Applications, 4(3), pp.24-32. [DOI:10.24200/jonra.2024.1634.1140]
5. 5) Hermida-López M, Sánchez-Artuñedo D, Calvo-Ortega JF. PRIMO Monte Carlo software benchmarked against a reference dosimetry dataset for 6 MV photon beams from Varian linacs. Radiation Oncology. 2018 Dec;13:1-0. [DOI:10.1186/s13014-018-1076-0]
6. 6) Yazdpour Parizi T, Mommennezhad M, Naseri S, Jamali M. Validation of treatment planning system using simulation PRIMO code. Iranian Journal of Medical Physics. 2018 Dec 1;15(Special Issue-12th. Iranian Congress of Medical Physics):279-.
7. 7) Esposito A, Silva S, Oliveira J, Lencart J, Santos J. Primo software as a tool for Monte Carlo simulations of intensity modulated radiotherapy: a feasibility study. Radiation Oncology. 2018 Dec;13:1-3. [DOI:10.1186/s13014-018-1021-2]
8. 8) Berthes S, Großmann S, Schmidberger H, Brualla L, Rodriguez M, Karle H. [P292] Dosimetric verification and clinical evaluation of PRIMO as an independent Monte-Carlo-based dose verification tool. Physica Medica: European Journal of Medical Physics. 2018 Aug 1;52:184. [DOI:10.1016/j.ejmp.2018.06.566]
9. 9) Krim DE, Rrhioua A, Zerfaoui M, Bakari D, Hanouf N. GATE Simulation of 6 MV Photon Beam Produced by Elekta Medical Linear Accelerator. In International Conference on Electronic Engineering and Renewable Energy 2020 Apr 13 (pp. 301-307). Singapore: Springer Singapore. [DOI:10.1007/978-981-15-6259-4_31]
10. 10) Fiak M, Fathi A, Inchaouh J, Khouaja A, Benider A, Krim M. et al. Monte Carlo Simulation of a 18 MV Medical Linac Photon Beam Using GATE/GEANT4. Moscow University Physics Bulletin. 2021 Jan;76(1):15-21. [DOI:10.3103/S0027134921010069]
11. 11) Toosi MT, Momeni S, Soleymanifard S, Gholamhosseinian H. Evaluation of dose calculation accuracy of isogray treatment planning system in craniospinal radiotherapy. Iran J Med Phys. 2018 Oct 1;15(4):231-6.
12. 12) Thwaites DI, Tuohy JB. Back to the future: the history and development of the clinical linear accelerator. Physics in medicine & biology. 2006 Jun 20;51(13):R343. [DOI:10.1088/0031-9155/51/13/R20]
13. 13) Sempau J, Badal A, Brualla L. A PENELOPE‐based system for the automated Monte Carlo simulation of clinacs and voxelized geometries-application to far‐from‐axis fields. Medical physics. 2011 Nov;38(11):5887-95. [DOI:10.1118/1.3643029]
14. 14) Altuwayrish A, Ghorbani M, Bakhshandeh M, Roozmand Z, Hosseini M. Comparison of PRIMO Monte Carlo code and Eclipse treatment planning system in calculation of dosimetric parameters in brain cancer radiotherapy. reports of practical Oncology and radiotherapy. 2022;27(5):863-74. [DOI:10.5603/RPOR.a2022.0091]
15. 15) Allison J, Amako K, Apostolakis JE, Araujo HA, Dubois PA, Asai MA. et al. Geant4 developments and applications. IEEE Transactions on nuclear science. 2006 Feb;53(1):270-8.
16. 16) Sarrut D, Bardiès M, Boussion N, Freud N, Jan S, Létang JM. et al. A review of the use and potential of the GATE Monte Carlo simulation code for radiation therapy and dosimetry applications. Medical physics. 2014 Jun;41(6Part1):064301. [DOI:10.1118/1.4871617]
17. 17) Grevillot L, Frisson T, Maneval D, Zahra N, Badel JN, Sarrut D. Simulation of a 6 MV Elekta Precise Linac photon beam using GATE/GEANT4. Physics in Medicine & Biology. 2011 Jan 19;56(4):903. [DOI:10.1088/0031-9155/56/4/002]
18. 18) Sarrut D, Bardiès M, Boussion N, Freud N, Jan S, Létang JM. et al. A review of the use and potential of the GATE Monte Carlo simulation code for radiation therapy and dosimetry applications. Medical physics. 2014 Jun;41(6Part1):064301. [DOI:10.1118/1.4871617]
19. 19) Low DA, Harms WB, Mutic S, Purdy JA. A technique for the quantitative evaluation of dose distributions. Medical physics. 1998 May;25(5):656-61. [DOI:10.1118/1.598248]
20. 20) Chetty IJ, Curran B, Cygler JE, DeMarco JJ, Ezzell G, Faddegon BA. et al. Report of the AAPM Task Group No. 105: Issues associated with clinical implementation of Monte Carlo‐based photon and electron external beam treatment planning. Medical physics. 2007 Dec;34(12):4818-53. [DOI:10.1118/1.2795842]
21. 21) Hussein M, Clark CH, Nisbet A. Challenges in calculation of the gamma index in radiotherapy-towards good practice. Physica Medica. 2017 Apr 1;36:1-1. [DOI:10.1016/j.ejmp.2017.03.001]
22. 22) Alashkar EM, Abdelhafez HM, Kenawy MA, Hassan GM, Ereiba KT, Megahed A. Comparison Flattening Filter and Flattening Filter-Free Techniques in Small-Fields Dosimetry with Various Types of Detectors. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention: APJCP. 2024;25(6):2105. [DOI:10.31557/APJCP.2024.25.6.2105]
23. 23) Stasi, M., Bresciani, S., Miranti, A., Maggio, A., Sapino, V. and Gabriele, P., 2012. Pretreatment patient‐specific IMRT quality assurance: a correlation study between gamma index and patient clinical dose volume histogram. Medical physics, 39(12), pp.7626-7634. [DOI:10.1118/1.4767763]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 | این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Designed & Developed by : Yektaweb