طراحی و ارزیابی یک اپلیکاتور مخصوص برای پرتودرمانی کارسینومای لب

شکرانی, پروانه; برادران قهفرخی, میلاد; خرمی‌زاده, مریم

طراحی و ارزیابی یک اپلیکاتور مخصوص برای پرتودرمانی کارسینومای لب

نوع مقاله : مقاله کوتاه

نویسندگان

¹ دانشیار، گروه فیزیک و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

² دانشجوی دکتری، کمیته‌ی پژوهش‌های دانشجویان، گروه فیزیک و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

³ دانشجوی دکتری، گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران

چکیده

مقدمه: هدف از تحقیق حاضر ارایه و ارزیابی یک روش جدید و کاربردی در پرتودرمانی کارسینومای لب با استفاده از پرتو الکترون بود. در این روش، برای اولین بار یک اپلیکاتور مخصوص افزایش دهنده‌ی دوز اشعه (Internal dose enhancer tool) برای تومور لب طراحی و استفاده شد.روش‌ها: برای طرح اولیه‌ی اپلیکاتور مخصوص افزایش دهنده‌ی دوز، ابتدا قطعه‌ای سرب با لایه‌ای از پلی استایرن به ضخامت cm 5/0 پوشیده شد. شکل هندسی قطعه‌ی سربی بر اساس هندسه‌ی لب و دهان بیمار طراحی شد. پوشش پلی استایرن در تماس با لب قرار گرفت تا الکترون‌هایی را که پس از برخورد به سرب، به عقب پراکنده می‌شدند، جذب کند. سپس ناحیه‌ای از پلی استایرن در مجاورت توموری که قرار است دوز آن افزایش یابد، برداشته شد. ابعاد این ناحیه، تابع وسعت تومور بر روی لب بود. این اپلیکاتور، به طور دقیق در پشت لب قرار می‌گرفت تا تومورهای ناحیه‌ی پشت لب را درمان کند. برای ارزیابی اپلیکاتور، از پرتوهای الکترون MeV 6 و 8 شتاب دهنده‌ی خطی PC10Neptun در بیمارستان سیدالشهدا (ع) اصفهان استفاده شد. کلیه‌ی اندازه‌گیری‌ها با استفاده از دوزیمتر صفحات موازی NACP و نیز آشکارساز نیمه هادی p-type سیلیکونی انجام شد. در این تحقیق، علاوه بر اندازه‌گیری تجربی، از شبیه‌سازی مونت کارلو با کد محاسباتی BEAMnrc نیز استفاده شد.یافته‌ها: استفاده از اپلیکاتور مخصوص با طراحی بهینه، دوز اشعه‌ی ناشی از پرتوهای الکترونی در ناحیه‌ی تومورال لب را تا حدود 160 درصد افزایش داد. همچنین با استفاده از اپلیکاتور مخصوص افزایش دهنده‌ی دوز، حجم درمان تومور در ناحیه‌ی سطح مشترک میان اپلیکاتور و تومور تا mm 12 از هر طرف افزایش یافت.نتیجه‌گیری: اپلیکاتور مخصوص افزایش دهنده‌ی دوز، می‌تواند تأثیری قابل مقایسه و حتی بهتر نسبت به روش براکی تراپی ایجاد کند. بنابراین استفاده از روش ارایه شده همراه با اپلیکاتور مخصوص افزایش دهنده‌ی دوز به منظور درمان کارسینومای لب در کلینیک‌های پرتودرمانی توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

A Suitably Designed Lip Applicator for Radiation Therapy of Lips Carcinoma

نویسندگان [English]

Parvaneh Shokrani ¹
Milad Baradaran-Ghahfarokhi ²
Maryam Khoramizadeh ³

¹ Associate Professor, Department of Medical Physics and Medical Engineering, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran

² PhD Student, Medical Students Research Center, Department of Medical Physics and Medical Engineering, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran

³ PhD Student, Department of Medical Physics, School of Medicine, Ahwaz Jundishapour University of Medical Sciences, Ahwaz, Iran

چکیده [English]

Background: The aim of this study was to evaluate a novel boosting technique in radiation therapy of lip carcinoma using a suitably designed lip applicator, called (in this study) internal dose enhancer tool.Methods: The internal dose enhancer tool was designed with proper thickness of lead for reducing transmission to tissues located beyond the lips. A 0.5 cm thickness of polystyrene was used to cover the lead and reduce the backscattered electron dose, while an opening in the polystyrene layer allowed electrons to reach the target. Monte-Carlo models of 6 and 8 MeV electron beams were developed using BEAMnrc code and were validated against experimental measurements. Using the developed models, dose distributions in a lip phantom were calculated and the effect of an internal dose enhancer tool on target dose enhancement was evaluated.Findings: Using the internal dose enhancer tool, the maximum dose enhancement as a percentage of dose at dmax of the unshielded field were 57.6% and 36.1% for 6 and 8 MeV beams, respectively. The best outcome was achieved for lip thickness of less than 1.5 cm and target thickness of less than 1 cm. For lateral dose coverage of planning target volume (PTV), the 80% isodose curve at the lip-internal dose enhancer tool interface showed a 12 mm expansion, compared to the unshielded field.Conclusion: This study showed that a conformal external beam radiation therapy (EBRT) of lip is possible by using an internal dose enhancer tool. This boosting method is especially applicable to cases in which other treatment modalities, such as brachytherapy, faces limitations.

کلیدواژه‌ها [English]

Electron beam radiation therapy
Lip carcinoma
Monte Carlo simulation

مراجع

Regezi JA, Sciubba JJ, Jordan RCK. Oral pathology: clinical pathologic correlations. 2nd ed. Philadelphia, PA: Saunders; 1994.
Bilkay U, Kerem H, Ozek C, Gundogan H, Guner U, Gurler T, et al. Management of lower lip cancer: a retrospective analysis of 118 patients and review of the literature. Ann Plast Surg 2003; 50(1): 43-50.
Zitsch RP, III. Carcinoma of the lip. Otolaryngol Clin North Am 1993; 26(2): 265-77.
Khan FD. The physics of radiation therapy. 4th ed. Philadelphia, PA: Lippincott Williams and Wilkins; 2009.
Kwan W, Wilson D, Moravan V. Radiotherapy for locally advanced basal cell and squamous cell carcinomas of the skin. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004; 60(2): 406-11.
Dasher B, Wiggers N, Vann AM. Portal design in radiation therapy. 1st ed. South Houston, TX: DWV Enterprises; 1994.
Sykes AJ, Allan E, Irwin C. Squamous cell carcinoma of the lip: the role of electron treatment. Clin Oncol (R Coll Radiol ) 1996; 8(6): 384-6.
Schleicher UM, Andreopoulos D, Ammon J. Palliative radiotherapy in recurrent head-and-neck tumors by a percutaneous superfractionated treatment schedule. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2001; 50(1): 65-8.
Shokrani P, Baradaran-Ghahfarokhi M, Khoramizadeh MK. A novel approach in electron beam radiation therapy of lips carcinoma: a Monte Carlo study. Med Phys 2013; 40(4): 041720.
Spezi E, Lewis G. An overview of Monte Carlo treatment planning for radiotherapy. Radiat Prot Dosimetry 2008; 131(1): 123-9.
Mosleh-Shirazi MA, Hadad K, Faghihi R, Baradaran-Ghahfarokhi M, Naghshnezhad Z, Meigooni AS. EchoSeed Model 6733 Iodine-125 brachytherapy source: improved dosimetric characterization using the MCNP5 Monte Carlo code. Med Phys 2012; 39(8): 4653-9.
Das IJ, Cheng CW, Mitra RK, Kassaee A, Tochner Z, Solin LJ. Transmission and dose perturbations with high-Z materials in clinical electron beams. Med Phys. 2004; 31(12): 3213-21.
Hu YA, Song H, Chen Z, Zhou S, Yin FF. Evaluation of an electron Monte Carlo dose calculation algorithm for electron beam. J Appl Clin Med Phys 2008; 9(3): 2720.
Chow JC, Grigorov GN. Monte Carlo simulation of backscatter from lead for clinical electron beams using EGSnrc. Med Phys 2008; 35(4): 1241-50.
Kawrakow I, Rogers DWO. The EGSnrc code system: Monte Carlo simulation of electron and photon transport. Technical Report No. PIRS-701. Ottawa, ON: National Research Council of Canada; 2000.
International Atomic Energy Agency. Treatment machines for external beam radiotherapy. A handbook for teachers and students. Vienna, Austria: IAEA; 2005.
Verhaegen F, Seuntjens J. Monte Carlo modelling of external radiotherapy photon beams. Phys Med Biol 2003; 48(21): R107-R164.
International Atomic Energy Agency. Absorbed dose determination in external beam radiotherapy: an international code of practice for dosimetry based on standards of absorbed dose to water. Technical Reports Series no 398. Vienna, Austria: IAEA; 2000.