فهرست مطالب

نشریه سنجش و ایمنی پرتو
سال دهم شماره 1 (پیاپی 40، زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/02/03
  • تعداد عناوین: 6
|
  • لاله یونسی، مهدی صالحی باروق*، شروین احمدی، وحید اسماعیلی ثانی، اسمعیل بیات صفحات 1-8

    سوسوزن های پلاستیک به دلیل مقاوم بودن در برابر تنش های مکانیکی و شوک های حرارتی و نیز قیمت پایین از پرکاربردترین سوسوزن ها می باشند. روش های رایج پلیمریزاسیون سوسوزن های پلاستیک، زمانبر و در ساخت شکل دلخواه دشواری هایی وجود دارد. یکی از روش های جدید در ساخت سریع سوسوزن های پلاستیک، بسپارش نوری (فوتوپلیمریزاسیون) است. در این پژوهش از رزین Cure UV بر پایه پلیمر PMMA و درصدهای مختلفی از دی فنیل اکسازول (PPO) به عنوان فلویور اولیه و فنیل اکسازول بنزن (POPOP) به عنوان فلویور ثانویه و نیز نفتالن جهت ساخت سوسوزن پلاستیک استفاده شد و درصد بهینه آن ها مشخص گردید. فرآیند بسپارش نوری توسط لامپ جیوه 2-Wcm 500 انجام گرفت. نمونه های ساخته شده با سوسوزن تجاری UPS-89 مقایسه شد. طبق نتایج به دست آمده بهره نوری نمونه ها به نسبت سوسوزن تجاری UPS-89 تقریبا یک چهارم بود. هم چنین با افزایش درصد PPO و نیز افزودن نفتالن بهره نوری سوسوزن پلاستیک زیاد می شود.

    کلیدواژگان: سوسوزن پلاستیکی، سوسوزن اولیه، سوسوزن ثانویه، بسپارش نوری، بهره نوری
  • الهام آریابد، سیده نسرین حسینی مطلق*، سعید محمدی صفحات 9-22

    پس از جراحی، پرتودرمانی رایج ترین و موفق ترین روش درمانی مورد استفاده است که نقش مهمی در درمان سرطان دارد. در پروتون درمانی، باریکه پروتون به تومور تابانده می شوند. برای افزایش کارایی درمان تومورهای سینه، نانوذرات طلا GNP  و محلول بورن کپتات سدیم (BSH)  حاوی بورن-11 را می توان به طور جداگانه به تومور تزریق کرد و سپس آن را تحت تابش پرتوی پروتونی قرار داد. در این تحقیق به کمک شبیه سازی Geant4/Gate7 با تایید افزایش دز رسیده به بافت تومور سینه در پروتون درمانی از طریق دو مرحله مجزا مطالعه انجام داده شد، به طوری که در مرحله اول به منظور به حداکثر رساندن دز به جا گذاشته پروتون در تومور، از تزریق بورن کپتات سدیم (BSH) حاوی بورن -11 در حضور تابش باریکه پروتونی استفاده شد و در مرحله دوم نسبت به مرحله قبل تزریق نانوذرات طلا به جای تزریق بورن با همان مقدار تزریق قبل، در کنار تابش باریکه پروتونی به فانتوم شبیه سازی شده تومور مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین، براساس تزریق غلظت های مختلف محلول بورن کپتات سدیم حاوی بورن-11 به فانتوم سینه، با استفاده از کد مونت کارلوی Geant4/Gate7، تعداد ذرات آلفای گسیلی ناشی از واکنش 11Bp,α 8Be  برآورد شد. در اثر انجام واکنش بهمنی آلفا - پروتون - آلفا میزان ذرات آلفای تولیدی در اثر واکنش p+ 16O→α+ 13N  بیش از ذرات آلفای تولیدی ناشی از واکنش 11B+p→3α+8.7 MeV  به دست آمد. یافته های شبیه سازی ها نشان می دهند که محل قله براگ در داخل تومور با افزایش انرژی به اعماق بالاتر تغییر می کند. هم چنین با تزریق نانوذرات طلا در مقادیر مختلف 25، 50 و 75 میلی گرم در میلی لیتر با تابش همزمان پرتوی پروتونی، میزان دز جذبی تا 75/1 درصد نسبت به حالت دز جذبی ناشی از تزریق محلول بورن کپتات سدیم حاوی بورن-11 با همان مقادیرافزایش می یابد. به عبارت دیگر نتایج این مطالعه، توانایی نانوذرات طلا در افزایش اثربخشی درمان با افزایش دز جذبی در تومورهای سینه با استفاده از پروتون درمانی را تایید می کند.

    کلیدواژگان: پرتودرمانی، نانوذرات طلا، دزسنجی، شبیه سازی، کد GATE
  • معصومه محمودی داریان*، الهام قویدل، اعظم ذبیحی صفحات 23-30

    برهم کنش الکترون های کم انرژی با ترکیبات مولکولی هیدراته شده اهمیت بسیار زیادی در فرآیندهای رادیوبیولوژیکی ازجمله پرتودرمانی دارد. مطالعه حاضر به بررسی اثر الکترون های ثانویه (eV 70) تولید شده از تابش پرتو گاما و پرتو ایکس در پرتو درمانی بر مولکول تتراهایدروفوران در بخش استخوان بندی DNA می پردازد. با استفاده از ابزار Geant4-DNA انرژی های انباشت شده روی مولکول هدف به دست آمدند و آثار مستقیم تابش مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از محاسبات DFT انرژی های لازم جهت تولید کاتیون های محتمل ناشی از برهم کنش الکترون های کم انرژی با مولکول هدف محاسبه گردیدند. نتایج DFT و مقایسه آن با میزان انرژی انباشت شده روی مولکول توسط باریکه الکترونی نشان می دهد که الکترون های کم انرژی قادر هستند پایداری مولکول را از بین ببرند و باعث تجزیه مولکولی و شکست حلقه مولکول تتراهایدروفوران شوند. وجود پیوندهای هیدروژنی آب-تتراهایدروفوران این شکست را ایجاد می کنند.

    کلیدواژگان: آسیب پرتویی، تتراهایدروفوران، یونش الکترونی، DNA backbone، Geant4-DNA، DFT
  • مریم نجیب زاده، محسن میرحبیبی*، علی نگارستانی، احمد آخوند صفحات 31-36

    در این تحقیق یک روش جدید جهت آشکارسازی ذرات آلفا (با تکیه بر اندازه گیری تعداد و تعیین موقعیت مکانی ذرات) با استفاده از کارکرد تکثیرکننده های الکترونی ضخیم در مد درخشش طبیعی، معرفی شده است. در این راستا حفره های تکثیرکننده های الکترونی ضخیم در نقش آرایه هایی از لوله های گازی تخلیه الکتریکی کاتد سرد درنظر گرفته شده و با ایجاد یک سیستم آزمایشگاهی، امکان کارکرد این آشکارسازها در مد درخشش طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. از مزایای اصلی کارکردن در این مد، عدم احتیاج به صفحه قرایت گر خروجی، پیش تقویت کننده و تقویت کننده می باشد، به طوری که سیگنال ایجاد شده مستقیما توسط اسیلوسکوپ قابل مشاهده می باشد. نتایج آزمایش های به دست آمده با چشمه امرسیم-241، تاییدکننده توانایی کارکرد تکثیرکننده های الکترونی ضخیم در ناحیه درخشش طبیعی جهت آشکارسازی وهم چنین تشخیص دو بعدی مکان ذرات آلفا به صورت اپتیکی می باشند.

    کلیدواژگان: تکثیرکننده های الکترونی ضخیم، درخشش طبیعی، لوله های گازی، آشکارسازهای گازی ریزمقیاس
  • پریسا تهوری، حسن رنجبر*، سید محمودرضا آقامیری، سیمیندخت شیروانی صفحات 37-44

    استفاده از رادیوداروها برای درمان، تسکین و کنترل بعضی از بیماری ها در پزشکی هسته ای از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. انتخاب رادیونوکلیید برای کاربردهای درمانی به عوامل مختلفی ازجمله نیمه عمر، اکتیویته ویژه، نوع و انرژی پرتوی ساطع شده از آن، بستگی دارد. پرازیودیمیوم-143 یک رادیونوکلیید با نیمه عمر بلند و گسیلنده ذره بتای خالص است. این رادیونوکلیید خصوصیات مطلوب هسته‏ای جهت کاربردهای درمانی در پزشکی هسته‏ای دارد و می توان آن را به روش غیرمستقیم و از پرتودهی سریم طبیعی تولید کرد. در این تحقیق تولید Pr-143 به دو روش محاسباتی و تجربی مورد ارزیابی قرار گرفت. مدت زمان پرتودهی بهینه و مدت زمان بهینه پس از پرتودهی از طریق حل هم زمان معادله های دیفرانسیلی زنجیره های واپاشی برای هدف سریم طبیعی به دست آمد. نتایج نشان داد که مدت زمان پرتودهی بهینه، 5 روز و مدت زمان خنک سازی 4 روز می باشد. با توجه به اختلاف نسبی 6/4 درصدی بین نتایج تجربی و محاسباتی، اندازه گیری تجربی اکتیویته با نتایج محاسباتی سازگاری خوبی دارند و می توان نتیجه گرفت که برای تولید بیشینه اکتیویته رعایت شرایط فوق مهم است.

    کلیدواژگان: سریم طبیعی، پرازئودیمیم-143، رادیونوکلئید درمانی، پرتودهی نوترونی، راکتور تحقیقاتی تهران
  • گلی خالقی، محمد حسن طلب، مهدی صادقی*، رضا ریاضی، سید ربیع مهدوی صفحات 45-55

    این پژوهش می تواند در پرتودرمانی بیماران مبتلا به انواع مختلف سرطان با پروتزهای فلزی به منظور افزایش کیفیت تصاویر سی تی اسکن برای تشخیص بهتر ناحیه درمان و کاهش دز دریافتی، صورت گیرد. در این پژوهش به منظور کاهش اثر سیگنال اشیا فلزی ایجاد شده در تصاویر سی تی اسکن ناحیه دهان، پارامترهای کیفیت تصاویر سی تی اسکن سر و گردن 20 بیمار مبتلا به سرطان سر و گردن دارای سیگنال اشیا فلزی بررسی شده و میزان بهبود کیفیت تصاویر بیماران با تصاویر پس از اصلاح سیگنال اشیا فلزی مقایسه شده است، هم چنین میزان دز دریافتی بیماران نیز بررسی شده است. بدین منظور تصاویر اصلاح شده ای به وسیله دو مدل شبکه عصبی ساخته شده تا عملکرد شبکه های عصبی به وسیله پارامترهای کیفیت تصاویر ارزیابی گردد تا شبکه عصبی مطلوب پیدا شود. در شبکه عصبی مولد تخاصمی، در برخی نقاط مانند غدد بزاقی و اطراف دندان دارای فلز تا %61/94 بهبود کیفیت تصویر صورت گرفته که در مقایسه با شبکه عصبی لایه به لایه تا حدود %36/72 عملکرد بهتری داشته است.

    کلیدواژگان: سیگنال اشیا فلزی، شبکه های عصبی، دز ناحیه دهان، پرتودرمانی، سی تی اسکن، پارامترهای کیفیت تصاویر
|
  • Laleh Younesi, Mehdi Salehi Barough*, Shrvin Ahmadi, Vaheed Esmaili Sani, Esmaeil Bayat Pages 1-8

    Plastic scintillators are one of the most widely used scintillators due to their resistance to mechanical stresses and thermal shocks, as well as their low price. Common methods for polymerization of plastic scintillators are time consuming and there are difficulties in making the desired shape. One of the new methods in the rapid fabrication of plastic scintillators is photopolymerization. In this study, UV Cure resin, based on PMMA polymer, and different percentages of diphenyl oxazole (PPO) as primary fluorophore and phenyl oxazole benzene (POPOP) as secondary fluorophore and naphthalene were used to make plastic scintillators, and their optimal percentage of them was determined. The photopolymerization process was performed by a 500Wcm-2 mercury lamp. Samples were compared with a commercial UPS-89 plastic scintillator. The results showed that the light yield of the samples was almost a quarter of that of the commercial UPS-89 scintillator. Also, increasing the percentage of PPO and naphthalene additive, cause increasing the light yield of plastic scintillation.

    Keywords: Plastic scintillator, Primary fluorophore, Secondary fluorophore, Photopolymerization, Light yield
  • Elham Ariyabod, Seyde Nasrin Hosseinimotlagh*, Saeed Mohammadi Pages 9-22

    Radiation therapy, the most common and successful treatment used after surgery, plays an important role in the treatment of cancer. In proton therapy, the tumor is irradiated by proton beam. To increase the treatment efficacy of breast tumors, gold nanoparticles (GNP) and boron-sodium boron (BSH) solution containing boron-11 can be injected separately into the tumor and then irradiated with proton beam. In this study, using Geant4 / Gate7 simulation, confirming the increase in the dose reached the breast tumor tissue in proton therapy was performed through two separate stages, so that in the first stage, in order to maximize the received dose by protons in the tumor, injection of sodium boron captate (BSH) containing boron-11 was used in the presence of proton beam irradiation. Also, based on the injection of different concentrations of sodium boron captate solution containing boron-11 into the breast phantom, using the Monte Carlo code Geant4 / Gate7, the number of emitted alpha particles caused by the reaction  11Bp,α 8Be estimated. As a result of alpha-proton-alpha avalanche reaction, the amount of alpha particles produced by p+ 16O→α+ 13N  more than the alpha particles produced by the reaction produced due to the  11B+p→3α+8.7MeV The findings of the simulations show that the location of the Bragg peak inside the tumor changes with increasing energy to higher depths. Also, by injecting gold nanoparticles in different amounts of 25, 50 and 75 mg / ml with simultaneous irradiation of proton beam, the absorbed dose is up to 1.75% compared to the absorbed dose due to the injection of sodium boron captate solution containing boron-11 with the same values increase. In other words, the results of this study confirm the ability of gold nanoparticles to increase the effectiveness of treatment by increasing the absorption dose in breast tumors using proton therapy.

    Keywords: Radiation therapy, Gold nanoparticles, Dosimetry, Simulation, GATE code
  • Masoomeh Mahmoodi-Darian*, Elham Ghavidel, Azam Zabihi Pages 23-30

    Low-energy reactions in hydrated molecular complexes are important in radiobiological processes including radiation therapy. The present study investigates the effect of secondary electrons (70 eV) produced by gamma radiation on tetrahydrofuran molecules in the aqueous medium in the DNA backbone using the Geant4-DNA toolkit and DFT calculations. By using Geant4-DNA, possible deposited energies derived from the primary beam on the target molecule were studied. DFT calculations allowed calculating the appearance energies of possible cations formed by electron-molecule collisions. We found that these amounts of deposited energies are enough to facilitate the ring–break reaction in tetrahydrofuran and finally dissociation of the molecule. These results demonstrate that hydrogen-bonded molecules can affect the stability of the molecule.

    Keywords: Radiation damage, Tetrahydrofuran, Electron ionization, DNA backbone, Geant4-DNA, DFT
  • Maryam Najibzadeh, Mohsen Mirhabibi*, Ali Negarestani, Ahmad Akhound Pages 31-36

    In this research, a new method for detecting alpha particles using the function of thick electronic multipliers in natural glow mode is introduced. In this regard, thick electron multiplier cavities in the role of arrays of cold cathode electric discharge gas tubes have been considered and by creating a laboratory system, the possibility of operation of these detectors in natural glow mode has been investigated. One of the main advantages of working in this mode is that there is no need for an output reader, preamplifier and amplifier screen so that the signal generated can be seen directly by the oscilloscope. The results of experiments with the Americium-241 source confirm the ability of thick electron amplifiers to operate in the natural glow region to detect as well as two-dimensionally detect the location of alpha particles optically.

    Keywords: Thick electron multipliers, Natural glow, Gas tubes, Micro pattern gas detectors
  • Parisa Tahavori, Hassan Ranjbar*, Seyed MahmoodReza Aghamiri, Simindokht Shirvani Pages 37-44

    The use of radiopharmaceuticals to treat, palliate and control some diseases is very important in nuclear medicine. The choice of radionuclide for therapeutic applications depends on various factors such as half-life, specific activity, its type and energy. Praseodymium-143 is a radionuclide with a long half-life and the emitting of pure beta particles, a radionuclide with desirable nuclear properties for therapeutic applications in nuclear medicine, which can be produced indirectly by neutron irradiation of natural cerium. In this study, the production of Pr-143 was evaluated by both computational and experimental methods. The optimal irradiation time and the optimal post-irradiation time were obtained by simultaneously solving the differential equations of the decay chains for natural cerium target. The results showed that the optimal irradiation time is 5 days and the cooling time is 4 days. According to the relative difference of 4.6% between the experimental and computational results, the experimental measurement of activity shows good agreement with the computational results and it can be concluded that the above conditions are important for the production of maximum radioactivity.

    Keywords: Natural cerium, Praseodymium-143, Neutron irradiation, Therapeutic radioisotope, Tehran research reactor
  • Goli Khaleghi, Mohammad Hosntalab, Mahdi Sadeghi*, Reza Reiazi, Seyed Rabie Mahdavi Pages 45-55

    In this study, in order to reduce the effects of metal artifacts caused by metal objects in CT scan images of the mouth area, we investigated the quality parameters of head and neck CT scan images of patients before and after the presence of artifacts and evaluated the changes in quality image parameters to improve the quality of radiotherapy after modifying the images. For this purpose, first, we provided CT scan images of 20 patients with head and neck cancers with and without metal objects in the mouth area and compared the absorbed dose in patients with and without metal objects. Then, in order to prevent the destructive effects of images with artifacts in diagnosis and treatment process in radiotherapy, we created modified images by two different neural network models and evaluated the performance of neural networks by image quality parameters to find the effective neural network. By generative adversarial neural network, in some places around salivary glands and teeth with metal, up to 94% improvement has been achieved in image quality metrics, which is up to 70% better than the convolutional neural network. This study can be done to improve the quality of treatment in radiotherapy on patients with different types of cancer, especially with metal prostheses, in order to improve the quality of CT scan images for better diagnosis and contouring of the therapeutic area and reduce the dose received by patients through radiotherapy.

    Keywords: Metal artifacts, Neural networks, bucal area dose, Radiotherapy, CT Scan, Quality image metrics