بررسی تاثیر پارامترهای فیزیکی نانوذرات بر کارایی پروتون درمانی تومور مغزی با شبیه سازی مونت کارلو

چکیده مقاله

زمینه و هدف: پروتون‌درمانی به دلیل توزیع دز دقیق، روشی موثر برای درمان سرطان‌های پیچیده است. اما افزایش اثربخشی آن چالش دارد. استفاده از نانوذرات به‌عنوان افزایش‌دهنده حساسیت به تابش، رویکردی نوین است. این مطالعه، ارزیابی تأثیر نانوذرات مختلف بر افزایش دز در پروتون‌درمانی با استفاده از شبیه‌سازی مونت‌کارلو است. روش‌ها: فانتوم آب با ابعاد 2/13×2/17×2/13سانتی‌متر مکعب در مرکز سلول جهان به شعاع 100 سانتی‌متر، شامل توموری مکعبی به ضلع 2 سانتی‌متر و پرتو پروتونی با انرژیMeV120 در کد مونت‌کارلو MCNP6.1.شبیه‌سازی شد. نانوذرات طلا، اکسید هافنیوم و اکسید آهن به صورت هندسه‌ تکرارشونده در تومور شبیه‌سازی و توزیع شدند. 14 برنامه با 109 ذره جهت دستیابی به خطای 1% اجرا شد. در نهایت فاکتور افزایش دز محاسبه و اثر سایز و غلظت نانوذرات بر آن بررسی شد. نتایج: نانوذرات طلا با غلظت 30 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر و سایز 50 نانومتر، بالاترین فاکتور افزایش دز (2/2%) را ایجاد کردند، در‌حالی‌که اکسید هافنیوم و اکسید آهن اثر کمتری داشتند. افزایش غلظت نانوذرات، فاکتور افزایش دز را بیش از 4 برابر (از 5/0% به 2/2 %) افزایش داد، اما تغییر سایز نانوذرات، فاکتور افزایش دز را از 2/2% به71/1% کاهش داد. از این رو غلظت نانوذرات بیش از سایز آن‌ها بر فاکتور افزایش دز اثر می‌گذارد. نتیجه گیری: نانوذرات طلا به دلیل چگالی بالا، بیشترین افزایش دز را ایجاد کرد. همچنین غلظت نانوذرات بیش از سایز آن‌ها بر افزایش دز اثرگذار بود. انتخاب نوع و ویژگی نانوذرات در بهبود پروتون‌درمانی مهم است و بررسی‌های بیشتر برای درک اثرات بیولوژیکی ضرورت دارد.