ساخت محافظ های نانو ذرات ترکیبی جهت حفاظت پرتویی اندام سطحی حساس در تصویربرداری توموگرافی کامپیوتری

خلاصه فارسی

مقدمه و هدف: تصویر برداری پزشکی یکی از مهم ترین ابزارهایی است که پزشکی نوین در اختیار دارد و استفاده از آن طی سالهای گذشته رشد چشمگیری داشته است. چون برای هر میزان از دز دریافتی توسط شخص در این روش احتمال ایجاد آسیب به اندام های سطحی حساس وجود دارد بنابراین کمینه نگه داشتن میزان پرتو دریافتی به پرسنل و بیماران در حین فرآیند تصویربرداری ضروری است. یکی از روشهای موثر کاهش دز استفاده از محافظ پرتویی است. شبیه سازی محافظ ها پیش از طراحی و ساختشان، کارایی آنها را نشان می دهد و علاوه بر صرفه جویی در زمان و هزینه، فرصت بررسی و مقایسه آنها و انتخاب حالت بهینه را فراهم می کند. محافظ های پرتوی MCNPX مواد و روش: در مطالعه حاضر با استفاده از نرم افزار شبیه سازی مونت کارلو کد حاوی نانو ذرات اکسید بیسموت، اکسید تنگستن و اکسید قلع بصورت تکی و دو ترکیبی در ماتریس سیلیکونی 20 و 40 درصد حجمی به ، شبیه سازی و میزان تضعیف برای آنها محاسبه شد. نانو ذرات فلزی در مقادیر 10 محافظ کامپوزیتی بر پایه ماتریس سیلیکونی اضافه ش د. بازه ی انرژی مورد بر رسی نیز در این مطالعه 40 تا 150 کیلوالکترون ولت در نظر گرفته شد. تاییدیه ی هندسه ی شبیه XCom یافته ها: مطالعه ی نتایج شبیه سازی با سرب با نرم افزار مونت کارلو و کد سازی را نشان داد. شبیه سازی برای سه محافظ کامپوزیتی، نشان دهنده توانایی کاهش پرتوی توسط هر کدام از محافظ های فلزی سیلیکونی استفاده شده بصورت تک و دو فلزی می باشد. نتایج مربوط به 10 درصد فلزات ذکر شده با ماتریس سیلیکونی برابر با ضریب تضعیف جرمی برای اکسید بیسموت 0.33 بودند. cm2/gr 0.57 و ، 80 به ترتیب برابر با 0.38 keV ، اکسید قلع و اکسید تنگستن در انرژی 80 برابر 0.548 .و برای keV این مقدار برای محافظ 10 درصدی دو فلزی اکسید بیسموت-تنگستن در انرژی کامپوزیت دو فلزی اکسید بیسموت-قلع 0.223 بود. نتایج ضریب تضعیف جرمی مربوط به 10 درصد کامپوزیت دوفلزی با ماتریس سیلیکونی اکسید تنگستن-قلع برابر 0.412 است. بحث: هدف اصلی این مطالعه بررسی و مقایسه محافظ های ساخته شده با اکسید فلزی بیسموت، تنگستن و قلع به صورت تک فلزی و ترکیب دو فلزی آنها در بازه ی انرژی تشخیصی سی تی اسکن و میزان جذب پرتوی آنها در سه بازه انرژی مورد نظر می باشد. با بررسی مربوط به فلزات اکسید بیسموت و اکسید تنگستن و ترکیب دو فلزی اکسید بیسموت-تنگستن در محافظ های حاوی 10 درصد فلزی، در ناحیه مابین دو لبه جذب ) محدوده انرژی 70 تا 100 کیلوالکترون ولت( بالاترین ضریب تضعیف جرمی مربوط به اکسید تنگستن می باشد. در مقایسه بازه های انرژی ، بازه انرژی بین 70 تا 100 کیلوالکترون ولت مناسب بودن استفاده از ترکیب دو فلزی و تک فلز اکسید تنگستن تقریبا با اختلاف کمتر از 5 درص د را نشان می دهد. نتیجه گی ری: محافظ های دو فلزی بسته به بازه انرژی مورد استفاده دارای میزان ضریب تضعیف متفاوت نسبت به محافظ های تک فلزی خواهند بود. با مطالعه داده های مربوط به کامپوزیت های دو فلزی ، محافظ بیسموت- قلع در انرژی های پایین و محافظ بیسموت-تنگستن در انرژی های بالا تضعیف بهتری نسبت به محافظ های دیگر نشان داد.

عنوان انگليسی

Fabrication of composite nanoparticle shields for radiation protection of sensitive surface organs in computed tomography imaging

خلاصه انگلیسی

Introduction and purpose: Medical imaging is one of the most important tools that has modern medicine and its use has grown significantly over the past years. Because for any amount of dose received by a person in this method, there is a possibility of causing damage to sensitive surface organs, so it is necessary to keep the amount of radiation receiving the personnel and patients to a minimum during the imaging process. One of the effective ways to reduce the dose is to use a radiation shield. The simulation of shields shows their efficiency before designing and making them, and in addition to saving time and money, it provides the opportunity to check and compare them and choose the optimal shield. Materials and methods: In the present study, radiation shields containing bismuth oxide, tungsten oxide, and tin oxide nanoparticles in single and dual combinations in silicon matrix were simulated using Monte Carlo simulation software MCNPX and the attenuation rate were calculated. The percentage values of metal nanoparticles for composite shields were chosen as 10, 20 and 40% respectively. Findings: The study of lead simulation results with Monte Carlo software and XCom code showed the confirmation of the simulation geometry. The simulation for the three composite shields shows the ability to reduce the radiation by each of used silicon metal shields as single and double metal shields. The results related to 10% of the mentioned metals with silicon matrix equal to the mass attenuation coefficient for bismuth oxide, tin oxide and tungsten oxide at 80 keV energy were equal to 0.38, 0.57 and 0.33 cm2/gr respectively. This value was equal to 0.548 for the 10% bimetallic bismuth-tungsten oxide shield at 80 keV energy, and 0.223 for the bimetallic bismuth-tin oxide composite. The results of the mass attenuation coefficient corresponding to 10% bimetallic composite with tungsten-tin oxide silicon matrix is equal to 0.412. Discussion: The main purpose of this study is to investigate and compare the shields made with bismuth, tungsten and tin metal oxides as monometallic and their bimetallic combination in the CT scan diagnostic energy range and their radiation absorption in the three desired energy ranges. The metals bismuth oxide and tungsten oxide and bimetallic compound bismuth-tungsten oxide in shields containing 10% metal, in the region between the two absorption edges (energy range 70 to 100 keV), the highest mass attenuation coefficient is related to tungsten oxide. In the comparing of the energy ranges, between 70 and 100 keV showed the appropriateness of using the combination of bimetallic and monometallic tungsten oxide with a difference of less than 5%. Conclusion: Depending on the energy range used, bimetallic shields will have a different attenuation coefficient compared to single metal shields. In the bimetallic composites, the bismuth-tin shield at low energies and bismuth-tungsten shield at high energies showed better attenuation than other shields.

Document Downloads