بررسی افزایش دز تابشی به سلول‌های اندوتلیال مویرگ در اثر وجود نانوذرات فلزات سنگین در دو مقیاس سلولی و تومور به روش مونت‌کارلو

Abstract

مقدمه: اخیراً، استفاده از حساس‌کننده‌های مختلف، برای افزایش دز ناشی از فوتون در براکی‌تراپی، مرسوم شده است. یکی از این موارد، اضافه نمودن نانوذرات عناصر سنگین مانند طلا، در ناحیه هدف است که به‌دلیل افزایش احتمال اثر فوتوالکتریک، تولید الکترون‌های یونیزه‌کننده محیط، افزایش یافته و بازدهی درمان را بالا می‌برد. در این پژوهش، شبیه‌سازی تابش فوتون به سلول‌های اندوتلیال در دیواره مویرگ‌های خونی واقع در بافت داخل تومور، انجام می‌گیرد که در صورت تخریب آن‌ها، خون‌رسانی به‌سلول‌های تومور، دچاراختلال شده و مرگ سلول تومور را در پی خواهد داشت. روش بررسی: اثر استفاده از نانو‌ذرات طلا، نقره، بیسموت و مس، با محاسبه نسبت افزایش دز، به کمک ابزار Geant4 ارزیابی گردیده است که بر اساس روش محاسباتی مونت‌کارلو انجام می‌گیرد. این محاسبات، در دو مقیاس میکروسکوپی (ابعاد سلولی) و مقیاس ماکروسکوپی (ابعاد تومور) انجام گرفته است و اثر این نانوذرات، با یکدیگر مقایسه شده است. هم‌چنین، نسبت افزایش دز، برای تعیین مناسب‌ترین بازه انرژی فوتونی ارزیابی گردیده است. نتایج: با افزایش غلظت نانوذرات، مقدار نسبت افزایش دز برحسب انرژی فوتون، افزایش می‌یابد. هم‌چنین برای انرژی‌های کمتر از keV7۰، با افزایش انرژی، نسبت افزایش دز بیشتر می‌شود و برای انرژی‌های بالاتر از keV8۰، این کمیت، با افزایش انرژی کاهش می‌یابد. نتیجه‌گیری: از نظر مقدار دز، طلا بهترین گزینه، و از نظر نسبت افزایش دز برحسب انرژی فوتون، نقره و بیسموت گزینه مناسب‌تری از بین چهار عنصر مورد بررسی می‌باشند. هم‌چنین، مناسب‌ترین بازه انرژی فوتونی، keV7۰ تا keV8۰ می‌باشد.