معرفی کد مونت‌کارلوی BEAMnrc

کد BEAMnrc برای مدل‌کردن همه انواع شتاب‌دهنده‌های پرتودرمانی (و همچنین دستگاه‌های با چشمه‌ کبالت 60 و دستگاه‌های اشعه ایکس) طراحی ‌شده‌است. مدل یک شتاب‌دهنده در کد BEAMnrc با مجموعه‌ای از بخش‌ها (CMs) ساخته می‌شود که هر بخش می‌تواند چندین بار در شتاب‌دهنده استفاده شده و هرکدام دو سطح عمود بر محور شتاب‌دهنده دارند (برای مثال بخش JAWS برای مدل‌کردن فک‌ها که در حالت فوتونی باریکه را محدود می‌سازند، استفاده می‌شود یا بخش CHAMBER برای مدل‌کردن جزئیات اتاقک یونش که دز کل تحویل داده‌شده در طی درمان را کنترل می‌کند، استفاده می‌گردد). خروجی اصلی شبیه‌سازی یک فایل دربردارنده اطلاعات فضای فاز همه ذرات ترک‌کننده شتاب‌دهنده و همچنین اطلاعات مکان اندرکنش هر ذره در شتاب‌دهنده می‌باشد. این فایل می‌تواند به‌صورت مستقیم به‌عنوان ورودی BEAMnrc برای شبیه‌سازی‌های دیگر (مثلاً برای تعیین اثر تغییردهنده‌های باریکه مانند فک‌ها) یا به‌عنوان ورودی کد DOSXYZnrc برای تعیین دز در یک مدل ساخته‌شده از CT بیمار مورداستفاده قرار گیرد.
ازآنجاکه کد BEAMnrc از ابتدا برای مدل کردن چشمه‌های پرتودرمانی طراحی شد، روال‌های هندسی آن برای چنین شبیه‌سازی‌هایی بهینه‌شده‌اند و دارای روش‌های کاهش واریانس متنوعی می‌باشد که می‌تواند بازده محاسبات را بهبود ببخشند. همچنین کد BEAMnrc طوری طراحی‌شده است که می‌تواند به‌صورت موازی روی تعداد دلخواهی از دستگاه‌های Linux اجرا شود. این کار اساساً یک روش بدیهی برای محاسبات مونت‌کارلو هست چراکه هر تاریخچه شبیه‌سازی‌شده از یکدیگر مستقل می‌باشند و بنابراین می‌توان هر تاریخچه را روی دستگاه‌های مختلف انجام داد و در انتها فقط نتایج به‌دست‌آمده را باهم جمع نمود. این قابلیت بستگی به این واقعیت دارد که مولدهای اعداد تصادفی جدید قادر به شروع تعداد بسیار زیادی از تاریخچه‌های ذرات مستقل از هم باشند (Kawrakow and Rogers 2000).


@NuclearEngineering

کد DOSXYZnrc

کد DOSXYZnrc قادر به شبیه‌سازی توزیع دز در هر وکسل در سه بعد می‌باشد. مبنای این برنامه تفاوتی با کد BEAMnrc ندارد. در ابتدا نوع چشمه پرتو انتخاب می‌شود تا به یک ناحیه موردبررسی تابانده شود. نوع اندرکنشی که رخ می‌دهد توسط روش مونت‌کارلو و بر اساس اعداد تصادفی و خواص فیزیکی چشمه و محیط پیش‌بینی خواهد شد. درحالی‌که BEAMnrc عمدتاً برای تعیین خواص فیزیکی و هندسی ذرات بعد از اندرکنش با یک سیری از CM ها استفاده می‌شود، DOSXYZnrc برای تعیین دز جذبی در ناحیه اندرکنش (فانتوم) به کار می‌رود. معمولاً این دو برنامه به‌صورت ترکیبی مورداستفاده قرار می‌گیرند. BEAMnrc برای محاسبه طیف باریکه اشعه ایکس خروجی از سر شتاب‌دهنده و DOSXYZnrc برای محاسبه دز رسیده به محیط توسط این باریکه استفاده می‌شوند.

این کد مختص شبیه سازی شتاب دهنده های خطی هست ک علاوه بر رایگان بودن ان ونداشتن مشکل لایسنس، گلد استاندارد شبیه سازی شتاب دهنده های خطی هستش
از دیگر مزایای این کد، هندسه های از پیش تعریف شده هستش ک مشکل هندسه رو برای ما حل میکنه یعنی قسمت های مختلف هد شتاب دهنده برای اون تعریف شده و فقط کافیه شما اونو انتخاب کنید و ابعاد مدنظر خودتون رو براش وارد کنید
از کاربردهای مهم ان میتوان ب شبیه سازی روش های مختلف درمانی از جمله 3DCRT, IMRT, IORT, و GammaKnife و تیوب اشعه ایکس اشاره کرد ک ب وسیله این کد ب سادگی قابل انجام خواهد بود
از ویژگی های مهم دیگر این کد میتوان ب زمان پایین ران و در عین حال خطای خیلی پایین اشاره کرد ب نحوی که مارو از شر ران های چندین روزه و حتی هفته ای خلاص میکنه
همینجوری ک عرض کردم برای شبیه سازی طراحی درمان یک ابزار بسیار کارامد هست
پلن مربوط ب روش های مختلف درمانی مثل کانفورمال، آی ام آر تی، ای اُو آر تی و گامانایف
حتی شبیه سازی تیوب اشعه ایکس برای کارای بهینه سازی فیلتر تیوب
همچنین این کد همه مولتی لیف کولیماتورهای مربوط ب کمپانی های مختلف مثل واریان و الکتا رو بصورت پیش فرض داره ک میتونه برای شبیه سازی پلن های پیچیده imrt میتونه کاربرد داشته باشه.


@NuclearEngineering

فایلهای آموزشی 'کد BEAMnrc'


@NuclearEngineering

کتاب 'مواد زائد رادیواکتیو'

(جنبه های فنی و هنجاری دفع آن)


@NuclearEngineering

کتاب 'ژئوفیزیک هسته ای'

(کاربرد ها در هیدرولوژی، هیدروژئولوژی، مهندسی زمین شناسی، کشاورزی و علم محیط زیست)


@NuclearEngineering

کتاب:
'Medical image reconstruction'

نویسنده:
Professor Zheng

(ریاضیات بازسازی تصاویر پزشکی)


@NuclearEngineering

کتاب:
'Introduction to Medical Imaging
Physics, Engineering and Clinical Applications'

نویسنده:
Nadine Barrie Smith,
Andrew Webb

( کتاب تصویر برداری پزشکی)


@NulearEngineering

کتاب:
'Medical Imaging Systems'

نویسنده:
Albert Macovski

(سیستم های تصویر برداری پزشکی)


@NuclearEngineering

'رادیوگرافی'


@NuclearEngineering

'راکتورهای کندو CANDU'


@NuclearEngineeeing

'PET Image Reconstruction'
Adam Alessio, Paul Kinahan.

(جزوه 'بازسازی تصاویر سیستم PET')


@NucleaeEngineering

کتاب 'ایمنی پرتویی در پزشکی هسته ای'👇


@NuclearEngineeeing

کتاب 'ایمنی پرتویی در پزشکی هسته ای'


@NuclearEngineeeing

'محاسبه چگالی در ساختارهای فلزی و سرامیکی'



@NuclearEngineering

#ویدئو آشنایی با فرایند 'همجوشی هسته ای'


@NuclearEngineeeing

#ویدئو آموزشی 'ایزوتوپ چیست؟'


@NuclearEngineering

#ویدئو آموزشی 'فیزیک شمارشگر نوترون'


@NuclearEngineering

⚛تشعشع رادیواکتیو اورانیوم


@NuclearEngineering

'Radiotherapy in cancer care'


@NuclearEngineering

'پایین نگه داشتن مقدار اکسپوژر یا دز' ALARA


در حال حاضر برنامه های حفاظت در برابر اشعه بر پایه یک فلسفه ساده پایه ریزی شده است که عبارت است از:

"پایین نگه داشتن مقدار اکسپوژر یا دز به بیماران, توده مردم و کارکنانی که با اشعه کار میکنند تا آن حد که بتوان آنرا بدرستی انجام داد (اصل ALARA)"

در ALARA فرض بر این است که رابطه
(As Low As Reasonably Achievable, #ALARA)

🔺بین دز و خطرات بصورت خطی و بدون آستانه است.

🔺اصولا همواره باید در برخورد با تابش های یونیزان "خطرات احتمالی" در برابر "منافع" آن مورد ارزیابی قرار بگیرد
(Risks Versus Benefits)


@NuclearEngineering

'سه اصل اصل اساسی حفاظت در برابر تشعشع'

(Three Important Principles in Radiation Protection)


1️⃣ زمان (Time):
کوتاه کردن زمان اشعه و اکسپوژر

2️⃣ فاصله(Distance):
زیاد کردن فاصله بین منبع اشعه و افرادی که مورد تابش قرار میگیرند.
(پرتوگیری و تابش رابطه عکس مجذور فاصله با هم دارند)

3️⃣ موانع حفاظتی(Shielding):
کار گذاشتن موانع حفاظتی بین منبع اشعه و افرادی که مورد تابش قرار میگیرند.


🔺 معمولا از واحدهای
HVL(Half Value Layer)
و
TVL(Tenth Value Layer)
برای موانع حفاظتی استفاده میشود; که به ترتیب مقدار اکسپوژر و یا تشعشع را به نصف و 1/10 کاهش میدهند.

🔺نکته مستتر در موارد حفاظتی " انظباط کاری" می‌باشد که در صورت نبود باعث حداقل, اتلاف زمانی و ازدیاد پرتوگیری در محیط یونیزان میشود.


@NuclearEngineering