Loading...

Simulation and Evaluation of Dosimetric Parameters of 125I Thermobrachytherapy Source with Ferromagnetic Core

Soleymanpoor, Mohammad | 2021

511 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 54525 (46)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Energy Engineering
  6. Advisor(s): Hosseini, Abolfazl; Sheibani, Shahab; Poorbaygi, Hossein; Mohagheghpour, Elham
  7. Abstract:
  8. In the method treatment of thermobrachytherapy, the method of this project, simultaneously use of two processes of thermotherapy and brachytherapy is considered, which can be a more effective treatment for the destruction of tumor tissue. In thermotherapy, the temperature of the tissue is artificially raised to a temperature that leads to cell dysfunction resulting in cell death. In brachytherapy, the destruction of defective tissue is done by placing a source in the tissue. In the present project, we supposed to consider both mechanisms simultaneously for treatment at the same time. In this project, radioactive material 125I is used as a source of radiation emission for brachytherapy. In the heat treatment system, ferromagnetic materials with nickel-copper alloy (70.4% nickel and 29.6% copper) is applyed in the construction of the source core, which is considers in generate heat. When the ferromagnetic material is exposed to an external magnetic field, it generates heat by aligning the magnetic moments with the external magnetic field. The process of increasing the temperature continues to Curie temperature. Due to the fact that the core temperature of the ferromagnetic core used in the present project is 42-48 °C, the tissue temperature rises to the mentioned temperature. In this project, initially, to ensure accuracy of simulation, the dosimetry parameters of thermobrachytherapy with a length of 5 mm and a diameter of 0.8 mm were calculated by simulation with MCNP code and compared with the results of the reference article. Then, the core of thermobrachytherapy is prepared by EBT3 radiochromic film became dosimetry and the experimental dosimetry system was simulated by MCNP Monte Carlo code and the results were compared. To validate the simulation calculations, a good match was obtained between the simulation and experimental results. Also, Figures 4-6 and 4-7, which is shown the curves of the radial dose function and the anisotropy function, respectively, there is good agreement between the trend of changes of these two parameters for thermobrackytherapy source and brachytherapy source model 2301 BEST seed. The differences at curves are also due to the material, physical appearance and different dimensions of the core in these two source
  9. Keywords:
  10. Brachytherapy ; Hyperthermia ; Monte Carlo N-Particle (MCNP)Code ; Radiation Sources ; Iodine-125 ; Thermobrachytherapy ; Intratumor Radiotherapy

 Digital Object List

 Bookmark

  • فصل اول: کلیات
    • 1-1- معرفی پروژه
      • 1-1-1- پیشگفتار
      • 2-1-1- اهداف پژوهش
    • 2-1- پرتودرمانی
      • 1-2-1- پرتودرمانی خارجی
        • 1-1-2-1- پرتودهی کانفورمال سه بعدی (3DCRT)
        • 2-1-2-1-پرتو درمانی با شدت تعدیل شده (IMRT)
        • 3-1-2-1-پرتو درمانی با هدایت تصویر (IGRT)
        • 4-1-2-1-جراحی تشعشعی استریوتاکتیک (SRS)
        • 5-1-2-1-پرتودرمانی استریوتاکتیک بدن (SBRT)
        • 6-1-2-1-توموتراپی
        • 1-2-1-7-پروتون‌‌تراپی
      • 2-2-1- پرتودرمانی داخلی(براکیتراپی)
        • 1-2-2-1- روش کاشت چشمه
        • 2-2-2-1- طول درمان
        • 3-2-2-1- نرخ دز
        • 4-2-2-1- روش‌‌های کاشت چشمه
      • 3-2-1- چشمه‌‌های مورد استفاده در براکی‌‌تراپی
        • 1-3-2-1- چشمه‌‌های فوتون پرانرژی
          • جدول 1-1: خواص فیزیکی چشمه‌‌های گسیل کننده فوتون پر انرژی[5]
        • 2-3-2-1- چشمه‌‌های فوتون کمانرژی
          • جدول 1-2: خواص فیزیکی چشمه‌‌های گسیل کننده فوتون کم انرژی[5]
        • 3-3-2-1- چشمه‌‌های بتازا
        • 4-3-2-1- چشمه‌‌های مهم دیگر در براکی‌‌تراپی
          • جدول 1-3: خواص فیزیکی برخی چشمه‌‌های دیگر براکی‌‌تراپی[5]
      • 4-2-1- رادیوایزوتوپ I125
    • 3-1- الگوریتم محاسبه دز پرتو در براکی‌‌تراپی
    • 4-1-‌هایپرترمی
      • 1-4-1- تاریخچه‌‌هایپرترمی
      • 2-4-1- مکانیسم‌‌هایپرترمی
      • 3-4-1- روش‌‌های اعمال‌‌هایپرترمی
        • 1-3-4-1- روش سطحی-موضعی
        • 2-3-4-1- روش داخل تومور یا داخل حفره ‌ای
        • 3-3-4-1- روش ‌هایپرترمی قسمتی از عمق بدن
        • 4-3-4-1- روش‌‌هایپرترمی تمام بدن
      • 4-4-1- روش‌‌های تولید حرارت در‌‌هایپرترمی
        • 1-4-4-1- روش میدان‌‌های الکترومغناطیسی
        • 2-4-4-1- روش مایکروویو
        • 3-4-4-1- روش فرکانس‌‌های رادیویی
    • 5-1- مواد مغناطیسی
      • 1-5-1- مواد دیامغناطیس
      • 2-5-1- مواد پارامغناطیس
      • 3-5-1- مواد فریمغناطیس
      • 4-5-1- مواد فرومغناطیس
        • شکل 1-1: نمودار هیسترزیس مربوط به مواد فرومغناطیس[3]
      • 5-5-1- مواد آنتی فرومغناطیس
      • 6-5-1- مواد مغناطیسی نرم
      • 7-5-1- مواد مغناطیسی سخت
    • 6-1-‌هایپرترمی با استفاده از مواد فرومغناطیس
    • 7-1- فرآیند‌‌های اتلاف مغناطیسی ‌ایجادکننده گرمایش مغناطیسی
      • 1-7-1- فرآیند هیسترزیس
      • 2-7-1- جابه‌جایی دیواره دامنه‌‌های مغناطیسی
  • فصل دوم: پیشینه پژوهش
    • 1-2- پیشینه پژوهش
    • 2-2- آشنایی با کار‌‌های مشابه انجام شده
    • 3-2- ضرورت انجام پژوهش
  • فصل سوم: روش تحقیق
    • 3-1- ترکیب‌ هایپرترمی و پرتودرمانی
      • 1-1-3- نسبت تشديد حرارت (TER )
      • 2-1-3- مقاومت حرارتي
    • 2-3- سیستم ترموبراکیتراپی
    • 3-3- چشمه ترموبراکیتراپی
      • 1-3-3- مشخصات فیزیکی چشمه
      • 2-3-3- هسته فرومغناطیس در چشمه ترموبراکیتراپی
    • 4-3- اعتبارسنجی
      • 1-4-3- انجمن فیزیکدانان پزشکی آمریکا (AAPM)
      • 2-4-3- کارگروه 43 (TG-43)
      • 3-4-3- فرمول بندی کارگروه 43
        • 1-3-4-3- قدرت کرمای هوا
        • 2-3-4-3- ثابت نرخ دز
        • 3-3-4-3- تابع هندسی
          • شکل 3-1:مختصات و نقطه مرجع محاسبه دز براکی‌‌تراپی بر اساس پروتکل [2]AAPM TG43
        • 4-3-4-3- تابع دز شعاعی
        • 5-3-4-3- تابع ناهمسانگردی دو بعدی
        • 6-3-4-3- فرمول بندی عمومی یک بعدی
      • 4-4-3- شبیه سازی مونت کارلویی جهت اعتبارسنجی
        • شکل 3-2:چشمه ترموبراکی‌‌تراپی شبیه سازی شده در Mcnp. شکل راست نمای مقطعی-شکل چپ نمای جانبی
        • شکل 3-3: سلول‌‌های تعریف شده در شبیه سازی
        • شکل 3-4: سلول‌‌های کوچک شبیه سازی شده جهت دریافت خروجی از تالی F6 برای محاسبه تابع دز شعاعی g(r)
        • شکل 3-5: سلول‌‌های کوچک شبیه سازی شده جهت دریافت خروجی از تالی F6 برای محاسبه تابع ناهمسانگردی F(r,)
    • 5-3-دزیمتری چشمه ترموبراکیتراپی
      • 1-5-3-فیلم رادیوکرومیک
      • 2-5-3-انواع فیلمهای رادیوکرومیک
      • 3-5-3- دزیمتری با فیلم رادیوکرومیک
      • 3-5-4- بارگذاری چشمه بر روی فیلم رادیوکرومیک
        • شکل 3-6: چشمه قرار داده شده در داخل تیوب
      • 3-5-5- اسکن فیلم رادیوکرومیک پرتودیده
        • شکل 3-7: لکه ایجاد شده بر روی فیلم بر اثر تابش چشمه
        • شکل 3-8: تصویر اسکنر MICROTEK مبتنی بر CCD استفاده شده در پژوهش فعلی
    • 6-3-شبیه سازی دزیمتری هسته چشمه ترموبراکیتراپی به روش مونت کارلو
      • شکل 3-9: هندسه شبیهسازی شده جهت دزیمتری
      • شکل 3-10: تصویر جانبی هسته چشمه ترموبراکیتراپی
    • 7-3-مقایسه پارامترهای دزیمتری چشمه ترموبراکیتراپی با براکیتراپی
      • شکل 3-11: نمای جانبی چشمه ترموبراکیتراپی شبیهسازی شده توسط کد MCNP
      • شکل 3-12: هندسه شبیهسازی شده برای چشمه ترموبراکیتراپی جهت محاسبه تابع دز شعاعی g(r)
      • شکل 3-13: هندسه شبیهسازی شده برای چشمه ترموبراکیتراپی جهت محاسبه تابع ناهمسانگردی F(r,)
  • فصل چهارم: نتایج شبیه سازی، تحلیل نتایج واعتبارسنجی
    • 1-4- پیشگفتار
    • 4-2-اعتبارسنجی پارامترهای دزیمتری
      • 1-2-4-قدرت کرمایهوا
        • جدول 4-1:مقایسه پارامتر قدرت کرمای هوا محاسبه شده از مقاله و شبیه سازی
      • 2-2-4-ثابت نرخ دز
        • جدول 4-2: مقایسه پارامتر محاسبه شده از مقاله و شبیه سازی
      • 3-2-4- تابع دز شعاعی
        • جدول 4-3: مقادیر محاسبه شده Sk در فانتوم آب حاصل از شبیه سازی
          • نمودار 4-1: تابع دز شعاعی حاصله از شبیه سازی صورت گرفته با کد Mcnp
      • 4-2-4-تابع ناهمسانگردی دو بعدی
        • جدول 4-4: مقادیر نرمال شده حاصل از شبیه سازی در فواصل و زوایای مختلف
          • نمودار 4-2: نمودار تابع ناهمسانگردی برای فاصله 1 سانتیمتری حاصل از شبیهسازی
    • 3-4-نتایج دزیمتری
      • 1-3-4- تحلیل فیلم اسکن شده
      • 2-3-4- تحلیل فیلم اسکن شده
        • شکل 4-1: فیلمهای مرجع پرتو دیده توسط شتابدهنده در محدوده دزهای تابش زمینه تا 10 گری
        • جدول 4-5: مقادیر مقدار پیکسل تصویر(PV) و چگالینوری برای فیلمهای مرجع در دزهای مختلف
          • نمودار 4-3: منحنی کالیبراسیون فیلم رادیوکرومیک EBT3
      • 4-3-3- دزیمتری چشمه توسط فیلم رادیوکرومیک EBT3
        • شکل 4-2: فیلمهای رادیوکرومیک پرتودیده
        • جدول 4-6: مقادیر مقدار پیکسل، چگالی نوری خالص و دز برای فیلم پرتودیده
          • نمودار 4-4:نمودار تغییرات دز در راستای افقی از سطح چشمه
      • 4-3-5- نتایج شبیهسازی
        • جدول 4-7: دز جذبی به ازای یک ذره در کد Mcnp
        • جدول 4-8: جدول تغییرات دز بر حسب فاصله
      • 4-3-6- مقایسه نتایج دزیمتری تجربی و شبیهسازی
        • جدول 4-9: جدول تغییرات دز حاصل از اندازهگیری و شبیهسازی بر حسب فاصله
          • نمودار 4-5: تغییرات دز شبیهسازی Mcnp و فیلم رادیوکرومیک برحسب فاصله
    • 4-4-نتایج مقایسه چشمه ترموبراکیتراپی و چشمه براکیتراپی
      • جدول 4-10: مقایسه پارامتر محاسبه شده بین چشمه ترموبراکیتراپی و براکیتراپی
        • نمودار 4-6: مقایسه تابع دز شعاعی بین چشمه ترموبراکیتراپی شبیهسازی شده با چشمه براکیتراپی
        • نمودار 4-7: مقایسه تابع ناهمسانگردی بین چشمه ترموبراکیتراپی شبیهسازی شده با چشمه براکیتراپی
  • فصل پنجم: جمع بندی
    • 1-5-نتیجهگیری
    • 2-5-نوآوری پژوهش
    • 3-5-پیشنهادات برای ادامه پژوهش
  • فصل ششم: مراجع
...see more