مقایسه پیش بینی مدل های مختلف RBE در تکنیک پروتون تراپی با استفاده از کد GATE

امروزه پروتون تراپی به عنوان یکی از موثرترین روش ها در درمان انواع متفاوتی از سرطان ها در مراکز بالینی مورد استفاده قرار می گیرد. در درمان به کمک این تکنیک هادرون تراپی، فرمالیزم مناسبی برای به دست آوردن اثرات بیولوژیکی نسبی (RBE) برای طرح درمان مورد نیاز است، و به همین منظور، و برای بررسی اثرات بیولوژیکی پرتو در بافت، به جای استفاده از دز فیزیکی از مفهوم دز بیولوژیکی استفاده می شود. به صورت معمول، در درمان های بالینی مطابق دستورالعمل ICRU، از مقدار ثابت RBE، 1/1 برای باریکه پروتونی استفاده می شود. اخیرا و به منظور مدل سازی درست تر اثرات بیولوژیکی پرتو در بافت، مدل های جدید و متفاوتی بر اساس نتایج آزمایشگاهی برای محاسبه RBE ارایه شده است که وابستگی آن را به پارامتر هایی نظیر دز، LET، انرژی پرتو و حساسیت بافت نشان می دهد. در مطالعه حاضر، به کمک کد مونت کارلو GATE و شبیه سازی دقیق برخورد باریکه پروتونی تک-انرژی به یک فانتوم آبی، از مدل های Wilkens، Wedenberg ، Carabe و McNamara برای محاسبه RBE  استفاده شده تا میزان دز بیولوژیکی در مدل های مختلف تعیین گشته و با RBE ثابت مقایسه گردد. در ادامه و به منظور نزدیکی هرچه بیشتر شبیه سازی ها به نتایج بالینی، از مدولاسیون پرتو فرودی به منظور ایجاد یک ناحیه قله براگ گسترده شده (SOBP)، استفاده شده و مدل های متفاوت RBE به منظور محاسبه دز بیولوژیکی برای آن در نظر گرفته شده و نتایج مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که چهار مدل مختلف RBE،  دز مساوی یا کمتری را در ناحیه ورودی پرتو پروتون فرودی، در مقایسه با نتایج مربوط به RBE ثابت، پیش بینی می کنند، در حالی که این شرایط برای ناحیه هدف به صورت معکوس خواهد بود