The Journal of Shahid Sadoughi University of Medical Sciences
مجله علمي پژوهشي دانشگاه علوم پزشكي شهید صدوقی يزد
JSSU
Medical Sciences
http://jssu.ssu.ac.ir
20
journal20
2228-5741
2228-5733
fa
jalali
1396
7
1
gregorian
2017
10
1
25
7
online
1
fulltext
fa
بررسی کاهش مقدار عدم قطعیت محاسبات مونتکارلو دوز در شبیهسازی شتابدهنده خطی بالینی Oncor®بااستفاده از تکنیک کاهش واریانس DBS در کدمونتکارلو BEAMnrc
Investigation of Reduction of the Uncertainty of Monte Carlo Dose Calculations in Oncor® Clinical Linear Accelerator Simulation Using the DBS Variance Reduction Technique in Monte Carlo Code BEAMnrc
فیزیک پزشکی
Medical Physics
پژوهشي
Original article
<p dir="RTL"><strong>هدف:</strong> مطالعه سودمندی تکنیک کاهش واریانس <span dir="LTR">Directional Bremsstrahlung Splitting</span><span dir="LTR"> (DBS)</span>در کد مونت کارلو <span dir="LTR">BEAMnrc</span> برای شتاب دهنده خطی بالینی <span dir="LTR">Oncor®</span> در اندازه میدان های مختلف دو انرژی <span dir="LTR">6MV</span>و<span dir="LTR">18MV</span>.</p>
<p dir="RTL"><strong>روش کار و مواد:</strong> شتاب دهنده پزشکی <span dir="LTR">Oncor®</span> با استفاده از کد مونت کارلو <span dir="LTR">BEAMnrc</span> در دو انرژی <span dir="LTR">6MV</span>و<span dir="LTR">18MV</span> در اندازه میدان های مختلف شبیه سازی و با اندازه گیری های تجربی در آب صحت آزمایی شد. این شتاب دهنده سپس در دو انرژی <span dir="LTR">6MV</span>و<span dir="LTR">18MV</span> با استفاده از تکنیک <span dir="LTR">DBS</span> در اندازه میدان های تابشی مختلف شبیه سازی و دوزیمتری شد، و مقدار سودمندی شار فوتون و الکترون به صورت مطلق و فضایی، و مقدار سودمندی کاهش عدم قطعیت محاسبات مونت کارلو دوز در منحنی های نسبت دوز عمقی در راستای محور مرکزی (<span dir="LTR">PDD</span>) و نسبت دوز در راستای محور عرضی میدان تابشی (<span dir="LTR">Lateral Dose Profile</span>) در شتاب دهنده پزشکی<span dir="LTR">Oncor®</span> اندازه گیری و مقایسه شد.</p>
<p dir="RTL"><strong>یافته ها:</strong> با استفاده از تکنیک <span dir="LTR">DBS</span> مقدار شار مطلق الکترون و فوتون به ترتیب <span dir="LTR">626.</span><span dir="LTR">8 (6MV)</span> و <span dir="LTR">983.4 (6MV)</span> و، <span dir="LTR">285.</span><span dir="LTR">6 (18MV)</span> و <span dir="LTR">737.8 (18MV)</span> بار افزایش یافت، مقدار سودمندی شار فضایی الکترون و فوتون <span dir="LTR">308.6</span><span dir="LTR">±1.35% (6MV)</span> و<span dir="LTR">480.38 </span><span dir="LTR">±0.43% (6MV) </span>،<span dir="LTR"> 153</span><span dir="LTR">±0.9% (18MV)</span> و<span dir="LTR">462.6</span><span dir="LTR">±0.27% (18MV) </span> افزایش پیدا کرد. به علاوه با استفاده از تکنیک <span dir="LTR">DBS</span> مقدار سودمندی محاسبات مونت کارلو دوز درصد عمقی به ترتیب قبل از نقطه دوز ماکزیمم و بعد از نقطه دوز ماکزیمم <span dir="LTR">187.8±0.68%</span><span dir="LTR"> (6MV)</span> و<span dir="LTR">184.6±0.65%</span><span dir="LTR"> (6MV) </span>، <span dir="LTR">156±0.43%</span><span dir="LTR"> (18MV)</span>و<span dir="LTR">153±0.37% </span><span dir="LTR"> (18MV) </span> بهبود پیدا کرد، و نیز سودمندی محاسبات مونت کارلو دوز برای منحنی دوز پروفایل نیز به طور قابل ملاحظه ای به ترتیب در راستای محور مرکزی تابش و در عرض میدان تابشی <span dir="LTR">197±0.66%</span><span dir="LTR"> (6MV)</span> و<span dir="LTR">214.6 </span><span dir="LTR">±0.73% (6MV) </span>،<span dir="LTR">175±0.36%</span><span dir="LTR"> (18MV)</span> و<span dir="LTR">181.4±0.45% </span><span dir="LTR"> (18MV) </span> افزایش پیدا کرد.</p>
<p dir="RTL"><strong>نتیجه گیری: </strong>استفاده از تکنیک کاهش واریانس <span dir="LTR">DBS</span> در شبیه سازی شتاب دهنده خطی بالینی <span dir="LTR">Oncor®</span> به طور قابل توجهی شار الکترون و فوتون را در شبیه سازی مونت کارلو کد <span dir="LTR">BEAMnrc</span> افزایش داد و در نتیجه مقدار سودمندی عدم قطعیت محاسبات مونت کارلو دوز را به طور قابل توجهی بهبود بخشید. لذا به کارگیری تکنیک <span dir="LTR">DBS</span> در شبیه سازی با انواع کدهای مونت کارلو در کاهش واریانس محاسبات دوز می تواند بسیار سودمند باشد.</p>
<p><strong>Purpose: </strong>To study the benefits of Directional Bremsstrahlung Splitting (DBS) dose variance reduction technique in BEAMnrc Monte Carlo (MC) code for Oncor® linac at 6MV and 18MV energies.</p>
<p><strong>Materials and Method: </strong>A MC model of Oncor® linac was built using BEAMnrc MC Code and verified by the measured data for 6MV and 18MV energies of various field sizes. Then Oncor® machine was modeled running DBS technique, and the efficiency of total fluence and spatial fluence for electron and photon, the efficiency of dose variance reduction of MC calculations for PDD on the central beam axis and lateral dose profile across the nominal field was measured and compared.</p>
<p><strong>Result: </strong>With applying DBS technique, the total fluence of electron and photon increased in turn 626.8 (6MV) and 983.4 (6MV), and 285.6 (18MV) and 737.8 (18MV), the spatial fluence of electron and photon improved in turn 308.6±1.35% (6MV) and 480.38±0.43% (6MV), and 153±0.9% (18MV) and 462.6±0.27% (18MV). Moreover, by running DBS technique, the efficiency of dose variance reduction for PDD MC dose calculations before maximum dose point and after dose maximum point enhanced 187.8±0.68% (6MV) and 184.6±0.65% (6MV), 156±0.43% (18MV) and 153±0.37% (18MV), respectively, and the efficiency of MC calculations for lateral dose profile remarkably on the central beam axis and across the treatment field raised in turn 197±0.66% (6MV) and 214.6±0.73% (6MV), 175±0.36% (18MV) and 181.4±0.45% (18MV).</p>
<p><strong>Conclusion: </strong>Applying dose variance reduction technique of DBS for modeling Oncor® linac with using BEAMnrc MC Code surprisingly improved the fluence of electron and photon, and it therefore enhanced the efficiency of dose variance reduction for MC calculations. As a result, running DBS in different kinds of MC simulation Codes might be beneficent in reducing the uncertainty of MC calculations. </p>
تکنیک کاهش واریانس(DBS), شتاب دهنده خطی بالینی, کد Dosxyznrc, کد BEAMnrc
BEAMnrc, DOSXYZnrc, Linear Clinical accelerator, Directional Bremsstrahlung Splitting
512
525
http://jssu.ssu.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1780-1&slc_lang=fa&sid=1
Amin
Asadi
امین
اسدی
aminasadi325@gmail.com