ارزیابی میکرودزیمتری کمیت های فیزیکی و بیولوژیکی حاصل از انتقال انرژی خطی در پروتون درمانی با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو

در پروتون درمانی، نه تنها توزیع دز جذب شده فیزیکی، بلکه توزیع دز بیوژیکی نیز باید در نظر گرفته شود. در این راستا، مدل های پدیدارشناسی و مدل های بیوفیزیکی همچون مدل جنبشی میکرودزیمتری برای محاسبات دز بیولوژیکی توسعه پیدا کرده اند.

در این مطالعه مقایسه هایی بین بخش خطی منحنی بقای سلولی (α) و پارامتر دز به ازای 10 درصد کسر بقای سلولی (D10)، محاسبه شده با استفاده از مدل های پدیدارشناسی و مدل بیوفیزیکی بر حسب تابعی از انتقال انرژی خطی (LET) و انرژی جنبشی پرتو پروتونی همچنین داده های آزمایشگاهی منتشر شده، به منظور تعیین دقیق ترین مدل برای رده سلولی همستر چینی V79، انجام گرفته است. علاوه بر این، دز بیوژیکی محاسبه شده با استفاده از چندین مدل پدیدارشناسی و مدل جنبشی میکرودزیمتری بر حسب تابعی از عمق در فانتوم آبی نشان داده شده است.

نتایج نشان می دهد که مقادیر پارامتر های α و D10 پرتوهای پروتونی محاسبه شده با استفاده از مدل جنبشی میکرودزیمتری نسبت به مقادیر محاسبه شده با استفاده از مدل های پدیدارشناسی در انطباق بهتری با نتایج بیولوژیکی تابش قرار دارند. ازسوی دیگر؛ از میان مدل های پدیدارشناسی، نتایج محاسباتی مدل مک نامارا نسبت به سایر مدل های پدیدارشناسی در توافق بهتری با نتایج تجربی قرار دارد.

از آنجایی که مدل جنبشی میکرودزیمتری می تواند به خوبی توزیع دز بیولوژیکی پرتوهای پروتونی را با نوآوری و تغییرات مستمر پیش بینی کند، اهمیت به کارگیری مدل صحیح در سیستم طراحی درمان نمایان می گردد.