ارزيابي اثر زيستي نسبي متغير و توليد دز زيستي يكنواخت در ناحيه تومور در تابش يون هليوم به رده سلولي V79

Evaluation of variable relative biological effectiveness and the creation of homogenous biological dose in the tumor region in helium ion radiation to the V79 cell line

در پرتودرماني، يون‌هاي سنگين‌تر از پروتون، داراي فوايد بيش­تري از نظر خواص زيستي نسبت به پروتون هستند. اخيراً يون هليوم، به دليل انتقال خطي انرژي (LET) بيش­تر و اثر زيستي نسبي (RBE) بزرگ‌تر، مورد توجه واقع شده است. براي طراحي قله براگ گسترش يافته (SOBP) از دز زيستي براي تابش با هر نوع يون، نياز به مقادير دقيق RBE است كه اين كميت، وابسته به دز، LET و پارامتر ويژه بافت است و نسبت به عمق در بافت، داراي تغييرات مكاني است. در اينجا، مقدار دقيق RBE در تابش يون هليوم به رده سلولي V79، با بكارگيري يك عبارت پارامتري براي تغييرات RBE نسبت به LET، و نيز استفاده از كد شبيه‌سازي مونت‌كارلوي Geant4 براي محاسبه LET و استخراج توزيع مكاني دز، محاسبه شده است. نمودارهاي قله براگ مختلف و مقادير LET، براي هر برش در ناحيه تومور محاسبه شده‌اند. براي توليد يك SOBP زيستي مناسب، يك مجموعه از ضرايب وزني با استفاده از محاسبات ماتريسي استخراج شده است كه توسط اين ضريب، شدت پرتوهاي يون هليومي براي ايجاد يكنواختي مطلوب در SOBP براي دز زيستي، تنظيم شدت پرتوها انجام گرفته است.

In radiation therapy, ions heavier than proton have more biological advantages than a proton beam. Recently, ion helium has been considered due to high linear energy transfer (LET) to the medium and a higher relative biological effect (RBE). To design the spread-out Bragg peak (SOBP) of biological dose for radiation with any type of ion, we need exact values of RBE, which is dependent to dose, LET, and tissue specific parameter, and has spatial variations relative to depth in the tissue. Here, we calculate the exact value of RBE in helium ion irradiating V79 cell line by applying a parametric expression for RBE variations relative to LET, as well as using the Monte Carlo simulation code Geant4 to calculate the LET and the dose profile. The profiles of the Bragg Peak and LETs are calculated for each slice in the tumor region. To generate an appropriate biological SOBP, we compute a set of weighting factors using matrix computations, and by modulating helium ion beams, creation of optimal homogeneity at SOBP for biological doses was done.