عنوان

Dose Enhancement of Intraoperative Radiotherapy (IORT) using the Most Effective Nanoparticles for Human Breast Cancer Treatment,افزایش دز در پرتودرمانی حین جراحی با استفاده از موثرترین نانوذره در درمان سرطان سینه انسانی

Number

96540P

.Language of Text, Soundtrack etc

انگلیسی

Title Proper

Dose Enhancement of Intraoperative Radiotherapy (IORT) using the Most Effective Nanoparticles for Human Breast Cancer Treatment

Title Proper

افزایش دز در پرتودرمانی حین جراحی با استفاده از موثرترین نانوذره در درمان سرطان سینه انسانی

General Material Designation

[Dissertation]

First Statement of Responsibility

Eyachew Misganew Tegaw

First Statement of Responsibility

ایاچو میسگانی تگا

Name of Publisher, Distributor, etc.

Tehran University of Medical Sciences, Medicine school

Date of Publication, Distribution, etc.

2020

Specific Material Designation and Extent of Item

149p

Dissertation or thesis details and type of degree

PhD

Discipline of degree

Medical Physics

Text of Note

Introduction: Using a 50 kV INTRABEAM® system after breast-conserving surgery, tumor recurrence (because of the limited dose delivery to the tumor bed), long-term complications (because of the undesired doses absorbed by the surrounding organs at risk (OARs) such as breast skin, lung, and heart and long treatment time especially for larger sizes of spherical applicators remain the challenging problems. This study aimed to address these problems using nanoparticles (NPs). Materials and Methods: Measurement of depth doses were performed by an ionization chamber type PTW 34013 using water phantom. Additionally, surface and isotropic doses were performed by Gafchromic EBT3 film using water phantom. Then, EGSnrc/Epp Simulation was performed using similar geometry set-up with the measurement and validation of simulation was done using gamma analysis and paired t-test statistical analysis. After validation was performed, simulation of bismuth (Bi), gold (Au), and platinum (Pt) NPs was done to choose the optimum NPs. Simulation of the optimum NPs was applied throughout the thesis for tissue heterogeneities in the breast phantom to quantify the dosmetric effects of the selected NPs on the OARs such as breast skin, lungs, and heart as well as on the treatment time. Results: Gamma value for simulation validation was in the acceptable range (less than one) and the difference between simulation and measurement performed by paired t-test was found to be insignificant. The calculated values of Dose Enhancement Factors (DEFs) (3.59) and Percentage Dose Enhancements (PDEs) (259%) for Au NPs at its maximum non-toxic concentration (20 mg-Au/g-water) shows Au NPs is the most optimum NPs. For 20 mg-Au/g-breast tissue using 1.5- and 5-cm-diameter applicators, the calculated DEFs at different tissues were 3.6 (breast tissue), 0.412 (breast skin), 0.420 (lung), 0.323 (heart) with their PDEs of 260 (breast tissue), -58.8 (breast skin), -58 (lung), -67.67% (heart) and the DEFs of 3.61 (breast tissue), 0.414 (breast skin), 0.428 (lung), 0.335 (heart) with their PDEs of 261 (breast tissue), -58.6 (breast skin), -57.2% (lung), -66.5% (heart) respectively. The maximum treatment time reduction was calculated as 72.22 and 72.30% for 1.5- and 5-centimeter-diameter APs respectively using the 20 mg-Au/g-breast tissue concentration. Conclusion: Au NPs showed triple advantages such as enhancing the radiation dose within the tumor bed, reducing the radiation dose received by the OARs (breast skin, heart, and lung), and shortening the treatment time. Additionally, the DEFs and PDEs were insignificantly dependent on the applicators size.

Text of Note

مقدمه: بکارگیری سیستم درمانی INTRABEAM با استفاده از باریکه فوتونی kV 50 پس از جراحی حفظ پستان، بدلیل مشکلاتی از قبیل عود تومور (بدلیل محدودیت تحویل دز به بستر تومور)، عوارض دراز مدت (بدلیل دریافت دز نامناسب توسط ارگانهای بحرانی اطراف از قبیل پوست پستان، ریه و قلب)، و افزایش زمان درمانی بخصوص برای اپلیکاتورهای کروی بزرگ، همچنان بعنوان چالش باقی است. هدف این مطالعه حل مشکلات ذکر شده با بهره گیری از نانوذرات می باشد.مواد و روشها: اندازه گیری های دز عمقی با استفاده از اتاقک یونش PTW 34013 و فانتوم آب انجام شد. علاوه بر این اندازه گیری دزهای سطحی و ایزوتروپیک با استفاده از فیلم EBT3 گاف کرومیک و فانتوم آب انجام شد. سپس شبیه سازی EGSnrc/Epp مشابه با ستاپ اندازه گیری انجام شد و اعتبارسنجی شبیه سازی ها با آنالیز گاما و آزمونهای آماری t-test انجام شد. سپس جهت انتخاب موثرترین نانوذره، شبیه سازی نانوذرات بیسموت، طلا . پلاتینیوم انجام گردید. سپس شبیه سازی موثرترین نانوذره در میان بافت ناهمگن پستان، جهت کمی سازی اثرات دزیمتری نانوذره انتخابی بر دز دریافتی ارگانهای بحرانی از قبیل پوست پستان، دیه ها، قلب و همچنان زمان درمانی صورت گرفت.نتایج: اعتبارسنجی شبیه سازی با آزمون گاما در محدوده قابل قبول (کمتر از یک) واقع شد و بر اسلس نتایج آزمون t-test، اختلاف معنی داری بین شبیه سازی و اندازه گیری وجود ندارد. نتایج محاسبه فاکتور افزایش دز DEF (59/3) و افزایش درصد دز PDE (259 درصد) برای نانوذره طلا در بیشترین غلظت غیر سمی آن (20 میلی گرم طلا در گرم آب) نشان داد که نانوذره طلا از بین مابقی نانوذرات انتخابی موثرتر می باشد. با در نظر گرفتن غلظت 20 میلی گرم طلا در واحد گرم بافت پستان، مقادیر DEF (برای بافت پستان 6/3، پوست پستان 412/0، ریه 420/0، قلب 323/0) وPDE متناظر با آن (برای بافت پستان 260، پوست پستان 8/58-، ریه 58-، قلب 67/67-) برای اپلیکاتور با قطر 5/1 سانتیمتر و مقادیر DEF (برای بافت پستان 61/3، پوست پستان414/0، ریه 428/0، قلب 335/0) وPDE متناظر با آن (برای بافت پستان 261، پوست پستان 6/58-، ریه 2/57-، قلب 5/66-) برای اپلیکاتور با قطر5 سانتیمتر بدست آمد. بیشترین کاهش زمان برای اپلیکاتورهای با قطر 5/1 سانتیمتر و 5 سانتیمتر بترتیب 22/72 و 30/72 درصد بدست آمد.نتیجه گیری: نانوذره طلا دارای مزایای سه گانه افزایش دز بستر تومور، کاهش دز دریافتی اندامهای حساس بحرانی (پوست پستان، قلب و ریه) و کاهش زمان درمان می باشد. علاوه بر این مقادیر DEF و PDE مستقل از اندازه اپلیکاتور می باشند.

Entry Element

نانوذرات

Entry Element

Nanoparticles

a07

a07

Dose enhancement

dose reduction

treatment time reduction

Relator Code

, Author

Relator Code

, Author

Misganew Tegaw, Eyachew

میسگانی تگا، ایاچو

Relator Code

, Thesis advisor

Relator Code

, Thesis advisor

Relator Code

, Thesis advisor

Relator Code

, Thesis advisor

Relator Code

, Consulting advisor

Relator Code

, Consulting advisor

Relator Code

, Consulting advisor

Relator Code

, Consulting advisor

Relator Code

, Consulting advisor

Relator Code

, Consulting advisor

Geraily, Ghazale

گرایلی، غزاله

Etesami, Mohsen

اعتصامی، محسن

Ghanbari, Hossein

قربانی، حسین

Gholami, Somayeh

غلامی، سمیه

Farzin, Mostafa

فرزین، مصطفی

Country

ایران

Date of Transaction

20230206

Call Number

2121F

Electronic name

p

TL

276903

a

Y