Optimasi dosis boron neutron capture therapy (BNCT) pada kanker oligometastasis ovarium menggunakan particle and heavy ion transport code system (PHITS) V3.35

INDONESIA:

Kanker merupakan salah satu penyebab utama kematian di dunia, termasuk kanker ovarium yang umumnya terdiagnosis pada stadium lanjut dan memiliki prognosis yang buruk. Salah satu pendekatan terapi berbasis radiasi yang menjanjikan adalah Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), yaitu teknik radioterapi biner yang memanfaatkan reaksi penangkapan neutron oleh boron-10 untuk menghasilkan partikel alfa dan litium yang bersifat sitotoksik dengan jangkauan sangat pendek. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh variasi konsentrasi boron-10 dan arah iradiasi terhadap distribusi dosis pada kasus kanker ovarium oligometastasis di kelenjar getah bening para-aorta, serta menentukan kondisi iradiasi yang optimal. Simulasi dilakukan menggunakan metode Monte Carlo dengan perangkat lunak PHITS versi 3.35 dan phantom ORNL wanita dewasa. Variasi konsentrasi boron yang digunakan adalah 100 µg/g, 120 µg/g, dan 145 µg/g dengan dua arah iradiasi, yaitu Postero-Anterior (PA) dan Left Lateral (LLAT). Parameter yang dianalisis meliputi distribusi fluks neutron, laju dosis total, waktu iradiasi untuk mencapai dosis terapi 50 Gy pada GTV, dosis ekuivalen organ at risk (OAR), serta dosis efektif. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi boron meningkatkan laju dosis pada GTV dan memperpendek waktu iradiasi. Arah iradiasi PA menghasilkan dosis ekuivalen dan dosis efektif yang lebih rendah dibandingkan LLAT. Dosis efektif pada arah PA berada pada kisaran 0,0173 - 0,0148 Sv, sedangkan pada arah LLAT sebesar 0,1388 - 0,0886 Sv. Berdasarkan evaluasi laju dosis, waktu iradiasi, dosis ekuivalen, dan dosis efektif, kondisi optimal diperoleh pada arah iradiasi PA dengan konsentrasi boron-10 sebesar 145 µg/g, karena mampu mencapai dosis terapi dengan waktu iradiasi paling singkat serta memberikan paparan minimal pada organ sehat.

ENGLISH:

Cancer is one of the leading causes of death worldwide, including ovarian cancer, which is often diagnosed at an advanced stage and associated with poor prognosis. One promising radiation-based treatment approach is Boron Neutron Capture Therapy (BNCT), a binary radiotherapy technique that utilizes the neutron capture reaction of boron-10 to produce high linear energy transfer (LET) alpha particles and lithium nuclei with a very short path length. This study aims to evaluate the effect of boron-10 concentration and irradiation direction on dose distribution in an oligometastatic ovarian cancer case located in the para-aortic lymph nodes, as well as to determine the optimal irradiation condition. Monte Carlo simulations were performed using PHITS version 3.35 and an adult female ORNL phantom. The investigated boron-10 concentrations were 100 µg/g, 120 µg/g, and 145 µg/g with two irradiation directions: Postero-Anterior (PA) and Left Lateral (LLAT). The analyzed parameters included neutron flux distribution, total dose rate, irradiation time required to reach the therapeutic dose of 50 Gy at the GTV, equivalent dose to organs at risk (OAR), and effective dose. The results show that increasing boron concentration enhances the dose rate at the GTV and reduces irradiation time. The PA direction produces lower equivalent and effective doses compared to LLAT. The effective dose for PA ranges from 0.0173 to 0.0148 Sv, whereas for LLAT it ranges from 0.1388 to 0.0886 Sv. Based on the evaluation of dose rate, irradiation time, equivalent dose, and effective dose, the optimal condition is achieved with PA irradiation at a boron-10 concentration of 145 µg/g, as it delivers the therapeutic dose in the shortest irradiation time while minimizing exposure to healthy organs.

ARABIC:

يُعدّ السرطان أحد الأسباب الرئيسية للوفاة في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك سرطان المبيض، الذي يُشخّص عادةً في مراحل متقدمة ويكون مآله سيئًا. ومن بين أساليب العلاج الإشعاعي الواعدة، العلاج بالتقاط النيوترونات بالبورون (BNCT)، وهي تقنية علاج إشعاعي ثنائية تستخدم تفاعل التقاط النيوترونات للبورون-10 لإنتاج جسيمات ألفا والليثيوم، وهما مادتان سامتان للخلايا ذات مدى قصير جدًا. تهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثير تغيرات تركيز البورون-10 واتجاه الإشعاع على توزيع الجرعة في حالات سرطان المبيض قليل الانتشار في العقد اللمفاوية حول الأبهر، بالإضافة إلى تحديد ظروف الإشعاع المثلى. أُجريت عمليات المحاكاة باستخدام طريقة مونت كارلو مع برنامج PHITS الإصدار 3.35 ونموذج محاكاة لأنثى بالغة من مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL). تم استخدام تراكيز مختلفة من البورون، وهي 100 ميكروغرام/غرام، و120 ميكروغرام/غرام، و145 ميكروغرام/غرام، مع اتجاهين للإشعاع: الأمامي الخلفي (PA) والجانبي الأيسر (LLAT). شملت المعايير التي تم تحليلها توزيع تدفق النيوترونات، ومعدل الجرعة الكلية، وزمن الإشعاع اللازم لتحقيق جرعة علاجية قدرها 50 غراي على حجم الورم الإجمالي (GTV)، والجرعة المكافئة للأعضاء المعرضة للخطر (OAR)، والجرعة الفعالة. أظهرت النتائج أن زيادة تركيز البورون تزيد من معدل الجرعة على حجم الورم الإجمالي (GTV) وتقلل من زمن الإشعاع. وقد أنتج اتجاه الإشعاع الأمامي الخلفي (PA) جرعات مكافئة وجرعات فعالة أقل من اتجاه الإشعاع الجانبي الأيسر (LLAT). تراوحت الجرعة الفعالة في اتجاه الإشعاع الأمامي الخلفي (PA) بين 0.0173 و0.0148 سيفرت، بينما تراوحت في اتجاه الإشعاع الجانبي الأيسر (LLAT) بين 0.1388 و0.0886 سيفرت. بناءً على تقييم معدل الجرعة، ووقت التشعيع، والجرعة المكافئة، والجرعة الفعالة، تم الحصول على الحالة المثلى في اتجاه التشعيع PA بتركيز بورون-10 يبلغ 145 ميكروغرام/غرام، لأنه كان قادرًا على تحقيق جرعة علاجية بأقصر وقت تشعيع وتوفير الحد الأدنى من التعرض للأعضاء السليمة.