اخیراً، سیستم تصویربرداری روبشی شکافی با توجه به مزایای آن از جمله وضوح بالای تصاویر، کاهش دز دریافتی بیمار و کاهش اعوجاج در تصاویر مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این مطالعه، شبیه سازی سیستم تصویربرداری روبشی شکافی با استفاده از کد محاسباتی GATE و طراحی فانتوم شئ ئی به منظور محاسبه کیفیت تصاویر است. با استفاده از کد مونت کارلوی چند منظوره GATE طیف انرژی پرتوهای ایکس در محدودۀ تشخیصی رادیولوژی شبیه سازی شد. سپس یک فانتوم شیئی شامل فیلترهایی با ضخامت های مختلف مس برای تعیین CNR و جفت خط بر میلی متر برای تعیین تفکیک پذیری فضایی طراحی شد. نتایج شبیه سازی طیف انرژی در تطابق با نتایج تجربی بود. کیفیت تصاویر به دست آمده از شبیه سازی برای تعیین قابلیت های روش تصویربرداری روبشی شکافی شبیه سازی ها با استفاده از معیارهای استاندارد کیفیت تصویر با تصاویر پرتو ایکس مقایسه شدند. تفکیک پذیری فضایی تصاویر شبیه سازی برای روش روبشی شکافی lp/mm 6/1 محاسبه شد که در محدودۀ تفکیک پذیری تصاویر رادیولوژی معمولی است. بنابراین از این مدل شبیه سازی شده می توان برای بررسی و بهینه سازی پارامترهای تأثیرگذار دیگر از جمله اثر فیلتر گذاری و اثر عرض شکاف موازی ساز، فاصلۀ شیء تا آشکارساز در سیستم تصویربرداری روبشی شکافی استفاده کرد.

براکی تراپی نوع خاصی از پرتودرمانی است که در آن چشمه پرتوزا در داخل بدن بیمار و در نزدیکی (و یا در داخل) تومور قرار می گیرد. در این بین، تعیین توزیع دز پیرامون چشمههای مورد استفاده در براکی تراپی برای اهداف طراحی درمان بسیار با اهمیت است. در این تحقیق، پارامترهای دزیمتری توصیه شده توسط پروتکل TG43-U1، AAPM، نظیر ثابت آهنگ دز، تابع دز شعاعی و تابع ناهمسانگردی چشمه براکی تراپی I-125 Amersham Health مدل 6711 با استفاده از کد شبیهسازی مونتکارلو GATE در فانتوم آب محاسبه و اعتبارسنجی شده است، و در ادامه، با توجه به ساختار متفاوت بافتهای مختلف بدن نسبت به فانتوم آب، نتایج مربوط به محاسبات دزیمتری، به بافتهای چربی، سینه، ریه، دو نوع بافت نرم و ماهیچه تعمیم داده شد. شبیهسازیها نشان دهنده تفاوت محسوس دز جذبی در برخی از بافت ها، نسبت به فانتوم آب (که توسط پروتکل استاندارد TG43-U1، AAPM پیشنهاد می شود) است، به طوری که تغییرات مربوط به تابع دز شعاعی در بافت چربی در فاصله cm 5 از مرکز چشمه به 7/68% نیز خواهد رسید. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که پارامترهای دزیمتری چشمه براکی تراپی 125-I را میتوان، علیرغم انرژی تابشی پایین و تغییرات شدید دز با افزایش فاصله از مرکز چشمه، با استفاده از کد GATE و فهرست فیزیکی مناسب محاسبه کرده ودر راستای توسعه نرمافزارهای طراحی درمان براکی تراپی مورد استفاده قرار داد.

امروزه پروتون تراپی به عنوان یکی از موثرترین روش ها در درمان انواع متفاوتی از سرطان ها در مراکز بالینی مورد استفاده قرار می گیرد. در درمان به کمک این تکنیک هادرون تراپی، فرمالیزم مناسبی برای به دست آوردن اثرات بیولوژیکی نسبی (RBE) برای طرح درمان مورد نیاز است، و به همین منظور، و برای بررسی اثرات بیولوژیکی پرتو در بافت، به جای استفاده از دُز فیزیکی از مفهوم دُز بیولوژیکی استفاده می شود. به صورت معمول، در درمان های بالینی مطابق دستورالعمل ICRU، از مقدار ثابت RBE، 1/1 برای باریکه پروتونی استفاده می شود. اخیرا و به منظور مدل سازی درست تر اثرات بیولوژیکی پرتو در بافت، مدل های جدید و متفاوتی بر اساس نتایج آزمایشگاهی برای محاسبه RBE ارائه شده است که وابستگی آن را به پارامتر هایی نظیر دُز، LET، انرژی پرتو و حساسیت بافت نشان می دهد. در مطالعه حاضر، به کمک کد مونت کارلو GATE و شبیه سازی دقیق برخورد باریکه پروتونی تک-انرژی به یک فانتوم آبی، از مدل های Wilkens، Wedenberg، Carabe و McNamara برای محاسبه RBE استفاده شده تا میزان دُز بیولوژیکی در مدل های مختلف تعیین گشته و با RBE ثابت مقایسه گردد. در ادامه و به منظور نزدیکی هرچه بیشتر شبیه سازی ها به نتایج بالینی، از مدولاسیون پرتو فرودی به منظور ایجاد یک ناحیه قله براگ گسترده شده (SOBP)، استفاده شده و مدل های متفاوت RBE به منظور محاسبه دُز بیولوژیکی برای آن در نظر گرفته شده و نتایج مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که چهار مدل مختلف RBE، دُز مساوی یا کمتری را در ناحیه ورودی پرتو پروتون فرودی، در مقایسه با نتایج مربوط به RBE ثابت، پیش بینی می کنند، در حالی که این شرایط برای ناحیه هدف به صورت معکوس خواهد بود

یکی از بهترین روش ها برای تشخیص سرطان سینه به خصوص در مراحل اولیه آن، ماموگرافی با پرتو ایکس است. با این وجود مطالعات کمی یافت می شود که خطر ابتلا به سرطان را در بافت هایی به جز سینه مورد بررسی قرار داده باشند. هدف پژوهش فعلی تعیین دز جذب شده در اندام های حساس بدن در حین ماموگرافی است. شبیه سازی با استفاده از کد GATE انجام شده است. در مرحله نخست یک تیوب پرتو ایکس برای ایجاد طیف های انرژی مناسب ماموگرافی ایجاد شده است. پس از آن به منظور بررسی کیفیت تصویر شامل تفکیک پذیری فضایی و نسبت کنتراست به نویز (CNR)، یک فانتوم کنترل کیفی طراحی شده است . یک فانتوم بزرگسال ORNL با اندام های مختلف طراحی و برای محاسبه دز در آن ها نیز هندسه سیستم یک دستگاه ماموگرافی دیجیتال در دو نمای اصلی ماموگرافی (CC و MLO) شبیه سازی شده است. در نهایت مشخص شد که دز تابش به بافت های بدن مانند رحم که در خارج از زمینه پرتو ایکس اولیه قرار دارند؛ کم (به‎ طور متوسط 022/0) است. با این حال، بیشترین دز پس از سینه مورد معاینه و تومور، توسط سینه طرف مقابل در حدود 2735/5، در ریه ها 48/9، در قلب 7/6 و در معده 5/8 دریافت می شود. با توجه به نتایج به دست آمده، در مطالعه ما، انرژی 25 keV به عنوان انرژی بهینه معرفی می شود.

استفاده از براکی تراپی با استفاده از پلاک های چشمی به دلیل هزینه پایین و سهولت دسترسی نسبت به سایر روش های پرتودرمانی برای درمان انواع بدخیمی های چشم به ویژه ملانومای یووآ به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. اپلیکاتورهای گسیلنده بتا 106Ru/106Rh، کاربردهای فراوانی در براکی تراپی تومورهای چشمی پیدا کرده اند. تخمین توزیع دز ناشی از پلاک های چشمی با توجه به محل قرارگیری تومور از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، دو مدل پلاک چشمی مقعر 106Ru/106Rh، CCA و CCB، ساخت شرکت BEBIG Eckert & Ziegler BEBIG GmbH، با استفاده از کد مونت کارلوی GATE شبیه سازی شدند. آگاهی از توزیع دقیق دز در تومور و بافت های در معرض خطر چشم برای درمان ملانوما امری حیاتی محسوب می شود. در این راستا، یک فانتوم چشم شامل قسمت های مختلف صلبیه، مشیمیه، شبکیه، قرنیه، زجاجیه، عصب بینایی، عدسی، اتاقک قدامی به همراه یک تومور به ضخامت mm 3 و قطر پایه mm10 با استفاده از کد GATE مدل سازی شد. به منظور اهداف اعتبارسنجی، در ابتدا طیف انرژی چشمه 106Ru/106Rh مورد استفاده به صورت یک چشمه نقطه ای در مرکز یک فانتوم آب با بیشینه انرژی ذرات بتای MeV 54/3 مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاصل از آن در مقایسه با نتایج گزارش 72 ICRU با 2درصد اختلاف، تطابق خوبی را نشان می دهد. درصد دز عمقی در راستای محور مرکزی پلاک در فانتوم چشم و آب با استفاده از کد GATE محاسبه و با داده های موجود، مورد مقایسه قرار گرفت که حداکثر خطای نسبی ناشی از پلاک های CCA و CCB به ترتیب 8/6% و 4/4% می باشد. علاوه براین، ارزیابی تفاوت مابین میزان دز دریافتی اجزای مختلف فانتوم چشم نشان داد؛ پلاک چشمی CCA با توجه به دارا بودن ابعاد کوچک تر، نه تنها سبب تمرکز بیشتر دز در بافت تومور شده، بلکه دز رسیده به ساختارهایی نظیر عدسی (به عنوان یک حجم حساس) را نیز به شدت کاهش می دهد.