شبیه سازی مونت کارلو در دزیمتری رادیوتراپی

خلاصه

زمینه

استفاده از روش مونت کارلو (MC) در دوزیمتری رادیوتراپی در دهه های اخیر تقریباً نمایی افزایش یافته است. استفاده گسترده از آن در این زمینه ، این روش شبیه سازی رایانه ای را به ابزاری معمول برای محاسبات دوزیمتری مرجع و برنامه ریزی درمانی تبدیل کرده است.

مواد و روش ها

این کار محاسبات مختلف MC را که روی مقادیر دزیمتریک انجام شده است ، مانند نسبت قدرت متوقف کننده و فاکتورهای اصلاح اغتشاش مورد نیاز برای دزیمتری محفظه یونیزاسیون مرجع ، و همچنین شبیه سازی های کاملاً واقعی MC که در حال حاضر در شتاب دهنده های بالینی ، ردیاب ها و برنامه ریزی درمان بیمار موجود است ، بررسی می کند.

نتیجه گیری

مسائلی مطرح شده است که شامل ضرورت سازگاری در داده ها در کل زنجیره دوزیمتری در دوزیمتری مرجع و چگونگی تجزیه نظریه براگ-گری برای میدانهای کوچک فوتونی است. هر دو جنبه برای برنامه های کاربردی درمان MC بسیار مهم نیستند ، اما محدودیت های مهمی مانند خصوصیات بافتی و تنوع بیمار به بیمار وجود دارد که همراه با تبدیل بین دوز به آب و دوز به بافت ، با جزئیات تجزیه و تحلیل می شوند. . اگرچه این محدودیت ها در همه روش ها و الگوریتم های مورد استفاده در انواع مختلف سیستم های برنامه ریزی درمانی مشترک است ، اما باعث می شود عدم اطمینان در برنامه ریزی درمانی MC همچنان "نامطمئن" باقی بماند.

معرفی

استفاده از روش مونت کارلو (MC) برای حل مشکلات در زمینه دزیمتری رادیوتراپی از دهه 1970 تقریباً نمایی افزایش یافته است [1-3]. طیف وسیعی از برنامه های کاربردی MC از محاسبه مقادیر دزیمتری اساسی تا شبیه سازی برنامه ریزی درمانی پرتودرمانی را شامل می شود. اگرچه نیازهای برق رایانه کاربردهای اولیه را به هندسه های ساده مانند اسلبهای بی نظیر موازی یا استوانه محدود می کند ، اما امروزه قدرت محاسباتی امکان شبیه سازی دقیق هندسه های 3 بعدی را مانند موارد استفاده شده برای سرهای شتاب دهنده بالینی ، اتاق های یونیزاسیون و سایر آشکارسازها و درمان های بیمار را فراهم می کند. با استفاده از داده های CT در همه موارد می توان فضای فازی کاملی را توصیف کرد که انرژی ، موقعیت و جهت ذرات رسیدن به یک ردیاب یا یک ارگان معین در داخل بیمار را شامل می شود ، از جمله تمام نسل های ذرات. از این رو ، دوز جذب شده و سایر مقادیر دوزیمتری مانند فلوئنس ، کرما و غیره را می توان مستقیماً محاسبه کرد یا محاسبات تحلیلی بعدی را انجام داد.

این مقاله کاربردهای مهم MC را در مناطق مختلف دزیمتری رادیوتراپی توصیف می کند. این با پس زمینه در عبارات اولیه دزیمتری و مقادیر کلیدی آغاز می شود ، و به دنبال آن محاسبات مبتنی بر روان مانند نسبت های قدرت متوقف و نسبت جذب انرژی جرم شروع می شود. در مرحله بعدی ، تأثیر آشکارساز قرار داده شده در یک محیط همگن ، باعث انحراف از نظریه Bragg-Grey می شود ، که به دنبال آن توصیف محاسبات در مورد عوامل اصلاح آشفتگی است. رویکرد تاکنون پذیرفته شده به طور کلی برای مقابله با اثرات آشفتگی ، موضوعاتی را در رابطه با دوزیمتری پرتوهای فوتونی مگا ولتاژ کوچک مطرح کرده است. آنها به یک گزینه کاملاً پذیرفته منجر شده اند که از محاسبه عوامل اغتشاش جلوگیری می کند ، موضوعی نیز مورد بحث قرار گرفت. جنبه های کلی و تحولات MC در برنامه ریزی درمانی رادیوتراپی خلاصه می شود و به دنبال آن بحث کوتاهی در مورد اختلاف بین دوز به آب و دوز به بافت و تبدیل بین این دو مقدار انجام می شود. سرانجام ، برخی نتیجه گیری ها انجام می شود.