تعیین مدل محاسباتی تابش Skyshine به روش شبیه‌سازی Monte Carlo برای پیش‌بینی دز در نواحی مجاور مراکز پرتو‌درمانی

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 استاد، گروه فیزیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

3 متخصص رادیوتراپی و انکولوژی، بخش آنکولوژی و رادیوتراپی، بیمارستان میلاد، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه: در مجاورت بعضی از مراکز پرتو‌درمانی پرتوگیری محاسبه شده با مقادیر اندازه‌گیری شده به علت پدیده‌ی Skyshine مغایرت دارد. هدف از انجام این تحقیق، تعیین مدل محاسباتی تابش Skyshine به روش شبیه‌سازی Monte Carlo برای پیش‌بینی دز در نواحی مجاور مراکز پرتو‌درمانی بود.روش‌ها: شبیه‌سازی سر دستگاه شتاب‌ دهنده‌ی خطی، هندسه‌ی Skyshine و محاسبه‌ی دز Skyshine در فواصل و ارتفاع‌های مختلف برای ضخامت‌های مختلف سقف با استفاده از کد Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNPX) انجام شد. نتایج شبیه‌سازی با اندازه‌گیری اعتبار‌سنجی شد و با نتایج مدل National Council on Radiation Protection-151 (151-NCRP) مقایسه گردید.یافته‌ها: نتایج توزیع دز در مدل شبیه‌سازی شده‌ی Skyshine برای همه‌ی ضخامت‌های سقف و در همه‌ی ارتفاع‌ها ازسطح زمین، نشان دهنده‌ی افزایش دز تا فاصله‌ی حدود 10 متری از ایزوسنتر و سپس کاهش آن در فواصل بیشتر بود. در حالی‌ که مقادیر دز در مدل NCRP151 به طور پیوسته با فاصله کاهش می‌یابد و مقدار دز در هر نقطه، حدود 50 مرتبه از مقادیر شبیه‌سازی شده بزرگ‌تر بود. روند کاهش دز در هر دو روش با عکس مجذور فاصله متناسب بود.نتیجه‌گیری: از مدل ساخته شده در این تحقیق، می‌توان برای پیش‌بینی مقدار دز Skyshine در هنگام طراحی مراکز پرتودرمانی استفاده نمود. از برتری‌های مدل شبیه‌سازی Skyshine، می‌توان به توانایی مدل برای محاسبه‌ی دز در همه‌ی نواحی خارج و داخل اتاق درمان، بررسی تأثیر پارامتر‌هایی نظیر ضخامت سقف و ارتفاع از سطح زمین و تعیین نقطه‌ی بیشینه‌ی دز اشاره نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Monte Carlo Modeling of Skyshine Dose Distribution in Vicinity of Medical Accelerator Facilities

نویسندگان [English]

  • Mina Malekpour 1
  • Parvaneh Shokrani 2
  • Alireza Amouheidari 3
1 MSc Student, Department of Medical Physics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 Professor, Department of Medical Physics, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Radiation Oncologist, Department of Oncology and Radiotherapy, Milad Hospital, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: In the vicinity of some of radiation therapy centers, measured exposure may not agree with calculated values due to the skyshine phenomenon. The aim of this study was to determine a computational model to predict the dose of radiation skyshine via Monte Carlo simulations.Methods: The simulation of linear accelerator head, skyshine geometry, and skyshine dose calculation at several heights and for different roof thicknesses was done using Monte Carlo N-Particle eXtended (MCNPX) code. The simulation results were validated via measuring and then were compared with the Council on Radiation Protection-151 (NCRP151) model results.Findings: The results of dose distribution in skyshine simulated model for all thicknesses of roof and every height from ground level showed an increase in the dose up to about 10 meters distance from the isocenter and then a decrease by distance from the isocenter; while the dose in the NCRP151 model, continuously decreases by distance. In addition, the amount of dose in each point was around 50 times larger than the simulated values. Dose reduction in both methods was proportional to the inverse-square.Conclusion: The model developed in this study can be used to predict the skyshine dose when designing a radiotherapy facility. The developed model is superior to the NCRP151 model due to its ability to calculate the dose in every point, inside and outside of treatment room, to investigate the influence parameters such as ceiling thickness and height from ground level and to determine the point with maximum dose.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Radiometry
  • Monte Carlo method
  • Linear accelerators
  • Radiation protection
  1. Elder DH, Harmon JF, Borak TB. Skyshine radiation resulting from 6 MV and 10 MV photon beams from a medical accelerator. Health Phys 2010; 99(1): 17-25.
  2. Mcginley PH. Radiation skyshine produced by an 18 MeV medical accelerator. Radiat Prot Manage 1993; 10: 59-64.
  3. de Paiva E, da Rosa LA. Skyshine photon doses from 6 and 10 MV medical linear accelerators. J Appl Clin Med Phys 2012; 13(1): 3671.
  4. Morgan H. NCRP Report 151 Structural shielding design and evaluation for megavoltage x-and gamma-ray radiotherapy facilities. J Radiol Prot 2006; 26(3): 349.
  5. Wieslander E. Verification of dose calculation algorithms in treatment planning systems for external radiation therapy: A monte carlo approach [Thesis]. Lund, Sweden: Medical Radiation Physics, Lund University; 2006.
  6. Gossman MS, McGinley PH, Rising MB, Pahikkala AJ. Radiation skyshine from a 6 MeV medical accelerator. J Appl Clin Med Phys 2010; 11(3): 3032.