Radiation dose enhancement in skin therapy with nanoparticle addition: A Monte Carlo study on kilovoltage photon and megavoltage electron beams
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Notice bibliographique
Résumé
AIM: To investigated the dose enhancement due to the incorporation of nanoparticles in skin therapy using the kilovoltage (kV) photon and megavoltage (MV) electron beams. Monte Carlo simulations were used to predict the dose enhancement when different types and concentrations of nanoparticles were added to skin target layers of varying thickness. METHODS: nanoparticles with concentrations ranging from 3 to 40 mg/mL. The dose enhancement ratio (DER), defined as the dose at the target layer with nanoparticle addition divided by the dose at the layer without nanoparticle addition, was calculated for each nanoparticle type, nanoparticle concentration and target layer thickness. RESULTS: It was found that among all nanoparticles, Au had the highest DER (5.2-6.3) when irradiated with kV photon beams. Dependence of the DER on the target layer thickness was not significant for the 220 kVp photon beam but it was for 105 kVp beam for Au nanoparticle concentrations higher than 18 mg/mL. For other nanoparticles, the DER was dependent on the atomic number of the nanoparticle and energy spectrum of the photon beams. All nanoparticles showed an increase of DER with nanoparticle concentration during the photon beam irradiations regardless of thickness. For electron beams, the Au nanoparticles were found to have the highest DER (1.01-1.08) when the beam energy was equal to 4 MeV, but this was drastically lower than the DER values found using photon beams. The DER was also found affected by the depth of maximum dose of the electron beam and target thickness. For other nanoparticles with lower atomic number, DERs in the range of 0.99-1.02 were found using the 4 and 6 MeV electron beams. CONCLUSION: In nanoparticle-enhanced skin therapy, Au nanoparticle addition can achieve the highest dose enhancement with 105 kVp photon beams. Electron beams, while popular for skin therapy, did not produce as high dose enhancements as kV photon beams. Additionally, the DER is dependent on nanoparticle type, nanoparticle concentration, skin target thickness and energies of the photon and electron beams.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
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| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
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