Search

Metal artifacts cause errors in the exact delineation of implants and dose changes in radiotherapy. In this study, the dose distributiondifferences in the region of interest (ROI) were calculated by deliberately making contouring errors from the real size of model implantsby using both Monaco treatment planning system (TPS) and Geant4 toolkit. In Sec. 2, the computed tomography images were acquired byplacing known uniform cylindrical geometry titanium (Ti6Al4V) and cobalt (CoCrMo) alloys into water phantoms separately. The metalalloys were artificially contoured as 2 mm contracted and expanded from their real dimensions in Monaco TPS. The plans were generatedwith 6 MV photon beams for contouring of three different sizes, real, contracted and expanded, for each metal alloy. In addition, allconfigurations were simulated in Geant4 by using the photon energy spectrum data of the Elekta Synergy linear accelerator. Then, the 3Ddose data obtained from ROIs near the implant in Monaco TPS and Geant4 were analyzed with in-house programs. In Sec. 3, the depthdose values of Geant4 were compatible with TPS calculations and ion chamber measurements. When the alloys were contoured to realdimensions, it was observed that the local isodose values have changed up to 15% in ROI. The mean dose values were found to be higherin contracted and lower in expanded contours. It was observed that ±2 mm error in contouring the implants changed the mean dose up to±8%. In Sec. 4, this study emphasized that a few millimeters of error in contouring different implant materials can have a significant effecton dose distribution in a region close to the implant.

This study presents the radiation absorption properties of fluid dental composite was investigated computationally and experimentally. In the computational part of the study, I and I0 values were obtained for biomaterial by using the Gamos 6.2 simulation program. The results calculated with the GAMOS simulation program were compared with the XCOM data. In addition to (μ) and (μ/ρ) values, half value layer (HVL), tenth value layer (TVL) and mean free path (MFP) quantities were obtained which are important in terms of radiation absorption properties. The simulation results were found to be compatible with XCOM data for this composit biomaterial. The simulation results showed that the Monte Carlo technique can be used as an alternative to calculate the mass absorption coefficients at the requested gamma energy, especially for samples that are physically difficult to produce.Keywords: GAMOS, XCOM, biomaterial, linear attenuation coefficients, Bu çalışma, insan vücudunda doğal veya sentetik malzeme olarak kullanılan akışkan dental kompozitin radyasyon soğurma özelliklerinin Monte Carlo yöntemi kullanılarak hesaplanması ve XCOM sonuçları ile karşılaştırmayı amaçlamaktadır. Lineer soğurma katsayısından elde edilen veriler ile ortalama serbest yol (MFP), yarı değer kalınlığı (HVL) ve onda bir değer kalınlığı (TVL) gibi parametreler de elde edilmiştir. GAMOS 6.2 programı ile gerçekleştirilen simülasyonlarda, disk şeklinde bir soğurucu malzeme üzerine gönderilen noktasal foton kaynak geometrisi kullanılmıştır. 1 keV-20 MeV aralığında otuz altı farklı foton enerjisinde gerçekleştirilmiş ve XCOM verileri ile karşılaştırılmış ve uyumlu bulunmuştur. Bu yöntemin lineer soğurma katsayıları literatürde yer almayan malzeme bileşimleri ve enerji değerleri için alternatif bir hesaplama aracı olarak güvenle kullanılabileceği düşünülmektedir.

Günümüzde, beta yayıcı radyonüklidleri içeren radyoterapi yöntemleri yaygın olarak kullanılmakta ve araştırılmaktadır. Tedavinin başarısı, belirlenen tümör alanına, hesaplanan radyasyonu doğru dozda vermekle ilişkilidir. Bu aşamada kişiye özgü dozun hesaplanması ve doz hesaplama yöntemi önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, saf beta yayıcı İtriyum 90 (90Y) noktasal kaynağının, su ve akciğer fantomu içerisindeki radyal doz dağılımı Geant4 tabanlı GAMOS Monte Carlo yöntemi ile hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar International Committee for Radiological Units (ICRU) de yayınlanan referans dozimetrik veriler ile karşılaştırılmış ve uyumlu olduğu görülmüştür.

The linear accelerators (LINACs) produce high-energy X-rays and electron beams for the treatment of cancer patients. The basis of radiation therapy is based on the interaction between substance and radiation. LINAC as External beam radiotherapy, neutron contamination is produced in electron beams of medical LINAC by the contribution of the primary and the secondary collimators are founded. Consequently, the resulting photoneutrons can easily be scattered and spread into the clinical room. Thus, it is recommended that treatment planning performed should not be ignored in the tumor volume of the patient and areas outside this volume. The contribution of the primary collimator and the secondary collimators to the neutron contamination was found to be approximately 52% and 30%, respectively. This paper’s objective is to determine the neutron dose contamination from different materials in a LINAC. The effects of using different material ratios such as Gadolinium (Gd) and Tungsten (W) in secondary collimators on neutron contamination have been investigated by using Geant4-based Architecture for Medicine-Oriented Simulations (GAMOS) and TALYS 1.95 codes.

Comparison of IMRT and VMAT techniques in thoracic esophageal tumors. IMRT and VMAT plans were created for a total of 10 thorax-located esophagus patients. All plans were compared in terms of HI and CI for PTV; V-5, V-10, V-20 and mean lung dose parameters for total lung; V-30, V-40 and mean heart dose for the heart; and the Dmax for the medulla spinalis. IMRT and VMAT techniques yielded similar results with respect to HI and CI values (p> 0.05). Median mean lung dose was found to be lower in VMAT (11.77 Gy) technique compared to IMRT (12.05 Gy). While the lowest lung median V-5 (67.17%) and V-10 (41.95%) values belonged to IMRT, the V-20 value was achieved with VMAT (17.85%) planning. Median mean heart dose was found the lowest in VMAT (28.81 Gy) and the highest IMRT (29.31 Gy) planning. The lowest heart median V30 value was obtained with IMRT (43.00%) and median V-40 value was obtained with VMAT (18.95%) planning. The median mean medulla spinalis maximum dose was found to be lower with VMAT (41.54 Gy), with no statistically significant difference between them (p= 0.074). VMAT technique was better for reducing cardiovascular and medulla spinalis doses with reduced duration of treatment time and dosimetric uncertainties, while YART technique provides higher PTV control with less low-dose lung volume. Both threatment options have advantages and disadvantages over normal tissue and tumor volume compared to each other, and should be evaluated according to the other clinical conditions of the patient.

We calculated the total energy of a semiconductor quantum dot which is defined by the trench gate method. In our calculation we used a recently developed energy functional called ``orbital-free energy functional". We compared the total energies obtained by Thomas-Fermi approximation, orbital-free energy functional and standard local-density approximation for the square quantum slab geometry. We have seen that this newly developed energy functional is numerically very efficient, superior to the Thomas-Fermi approximation and is in good agreement with the local-density approximation for two different sizes of quantum dot systems., 8 pages, 4 figures

Amaç: Hacim Ayarlı Ark Terapi (Volume Modulated Arc Therapy (VMAT)) nitelik güvenirliğinde kullanılan farklı doz doğrulama sistemlerini güvenilirlik ve uygulanabilirlik açısından birbirleriyle, dozimetrik açıdan tedavi planlama sistemi (TPS) ile karşılaştırıldı.Gereç ve Yöntem: Çalışmada, Dokuz Eylül Üniversitesi Hastanesi Radyasyon Onkolojisi Bölümünde yerel ileri evre baş boyun kanseri (BBK) tanısıyla Eclipse Tedavi Planlama Sisteminde VMAT plan yapılmış ve uygulanmış 31 hasta verisi arşivden seçildi. Uygulanmış VMAT planlarının doğruluğunu kontrol etmek için ArcCHECK, EPID ve EPIQA nitelik güvenirliği (QA) sistemleri kullanıldı. Her bir hasta için QA planları tüm nitelik güvenirlik sistemleri için Eclips TPS'nde alanların gantri, kolimatör ve masa açıları uygun pozisyona getirilerek oluşturuldu. Kullanılan QA sistemleri için yapılan planlar TrueBeam cihazı ile ışınlandı. Işınlama ile doz akı haritaları elde edildi. Ölçümler ve hesaplamalar doz farkı %3, doz mesafe uyumu 3mm kriterlerine göre gama indeksiyle değerlendirilerek karşılaştırıldı. İstatistik analizler SPSS Versiyon 24 programında Korelasyon analizi ve Sample Paired T-testi kullanılarak yapıldı.Bulgular: Ölçümlerde ArcCheck, EPID ve EPIQA'nın gama analizi yöntemiyle elde edilen sonuçların TPS ile arasındaki uyum ortalaması sırasıyla %98,41 (94,9-100) (±1,700), %99,70 (98,6-100) (±0,329), %96,78 (86,7-99,32) (±2,893) olarak hesaplandı. Gama analizi sonucuna göre ArcCheck ve EPIQA ile yapılan ölçümlerden iki tanesi % 95 kabul sınırını geçememiştir fakat ArcCheck ile elde edilen sonuçlar bu değere çok yakın bulunmuştur. Bunun yanında EPID ile yapılan ölçümlerin tamamı % 95 kabul sınırını üzerindedir. Korelasyon analizi ile elde edilen r değerleri ArcCheck ile EPID'nın karşılaştırılmasında 0,506, EPID ile EPIQA' nın karşılaştırılmasında 0,132, ArcCheck ile EPIQA' nın karşılaştırılmasında 0,203 bulunmuştur.Sonuç: Lokal ileri evre baş boyun kanserlerinde VMAT planların nitelik güvenirliği sistemlerinin ölçüm sonuçları Sample Paired T testi ve korelasyon testi ile karşılaştırıldığında ArcCheck ve EPID cihazları birbirinin yerine kullanılabilinir. Anahtar Sözcükler: baş boyun kanseri, VMAT, nitelik güvenirliği sistemleri, gama analizi Purpose: To compare various dose verification systems used in Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT) in terms of their reliability and applicability with treatment planning system (TPS) on dosimetric aspects.Material and Methods: In this study, the accuracy of VMAT plans, which were prepared by using Eclipse (Varian Medical Systems) TPS, were compared with different (various) dose verification systems for a total of thirty one locally advanced head and neck cancer patiens before their treatment. The VMAT plans were checked with ArcCheck (Sun Nuclear) diode detectors, EPID (Varian Medical Systems) and EPIQA quality assurance (QA) systems using gamma analysis method. The QA plans for each patient were created by placing the gantry, collimator and table angles in the appropriate positions in the Eclips TPS for all QA systems. The plans for each QA systems were irradiated with TrueBeam. Dose maps were obtained with irradiation. Dose difference was 3%, whereas distance to agreement was 3 mm selected for comparison QA systems. Statistical analyzes were performed using SPSS Version 24 program Correlation analysis and Sample Paired T-test.Results: The average results of ArcCheck, EPID and EPIQA using gamma analysis method compared with TPS was observed as %98,41 (94,9-100) (±1,700), %99,70 (98,6-100) (±0,329), %96,78 (86,7-99,32) (±2,893) , respectively. According to gamma analysis results, two of the measurements made with ArcCheck and EPIQA did not pass acceptance limit (%95), but ArcCheck's measurement results too close to acceptance limit (%95). Besides this, all of the measurements made with EPID are above the 95% acceptance limit. The r values obtained by Correlation analysis were 0,506 for compared ArcCheck and EPID, 0,132 for compared EPID and EPIQA, 0,203 for compared ArcCheck and EPIQA.Conclusion: ArcCheck and EPID devices can be used interchangeably when comparing the measurement results of the qualitative reliability systems of the VMAT plans in the local advanced head and neck cancer with the Sample Paired T test and the Correlation test.Key Words: head and neck cancer, VMAT, quality assurance systems, gamma analysis 51

Amaç: Torakal yerleşimli özefagus kanserli hastaların radyoterapisinde 3 boyutlu konformal radyoterapi (3B-KRT), yoğunluk ayarlı radyoterapi (YART), volümetrik ayarlı ark terapi (VMAT) ve farklı ağırlıkta iki hibrid YART ve hibrid VMAT tekniklerinin akciğer, kalp ve medulla spinalis doz-volüm parametreleri ile planlanan hedef hacim (PTV) homojenite indeksi (HI) ve konformite indeksi (KI) yönünden birbirleri ile karşılaştırılmasıdır.Yöntem: Toplam 10 torakal yerleşimli özefagus hastası için `Eclipse v11` marka tedavi planlama sistemi kullanılarak seçilmiş olgu grubunda tedavi hacimleri ve kritik organlar (akciğer, kalp, medulla spinalis) yeniden konturlanarak her olgu için 3B-KRT, YART, VMAT ve iki farklı oranda (%25 ve %50) YART/VMAT bileşeni içeren hibrid planlar olacak şekilde toplamda 7 farklı plan oluşturuldu. Tüm planlar PTV için HI ve KI, toplam akciğer için 5 Gy ve üzeri doz alan hacim (V5), V10, V20 ve ortalama akciğer dozu (OAD) parametreleri; kalp için V30, V40 ve ortalama kalp dozu (OKD); medulla spinalis için Dmax parametresi açısından karşılaştırıldı. İstatistiksel analizler SPSS 23.0 ile Friedman ve Wilcoxon Signed Rank testi kullanılarak yapıldı.Bulgular: Tüm hibrid teknikler HI ve KI sonuçları bakımından konformal tekniğe kıyasla daha iyi bulunmuştur (p

Amaç: Vertebra komşuluğundaki akciğer kanserli hastaların RT'sinde dört farklı hibrid tekniğin, akciğer doz-volüm parametreleri ile PTV HI (homojenite indeksi) ve TC (hedef sarımı) yönünden 3B-KRT (3B-konformal RT) ile karşılaştırılması.Yöntem: Çalışmada sekiz erkek olguya ait BT-simülatör kesitsel görüntüleri, DEÜTF Radyasyon Onkolojisi AD bilgisayarlı TPS (tedavi planlama sistemi) veri arşivinden elde edildi. 6-10-15 MV-X ışın enerjileri kullanılarak konformal planlar, 6MV-X ışını enerjisi kullanılarak hibrid tekniklerin YART (yoğunluk ayarlı RT) ve VMAT (volümetrik ayarlı ark terapi) planları hazırlandı. İki farklı oranda (%10 ve %50) YART/VMAT bileşeni içeren 4 hibrid teknik (sırasıyla h-YART1, h-YART2 ve h-VMAT1, h-VMAT2) geliştirildi. Hibrid teknikler PTV için HI ve TC, toplam ve karşı akciğer için V5Gy, V10Gy, V20Gy ve ortalama akciğer dozu parametreleri yönünden 3B-KRT ile karşılaştırıldı. TPS'de oluşturulan doz-volüm histogramlarından elde edilen parametreler SPSS 15,0 istatistik programı kullanılarak analiz edildi. Tekniklerin beşli ve ikili karşılaştırmalarında sırasıyla Friedman Testi ve Wilcoxon Signed Rank Testi uygulandı. Bulgular: Hibrid tekniklerin 3B-KRT ile ikili karşılaştırmalarında tümünün HI ve TC açısından 3B-KRT'den daha avantajlı (tüm karşılaştırmalar için p=0.012), toplam ve karşı akciğerin V5Gy parametresi açısından ise daha dezavantajlı (tüm karşılaştırmalar için p=0.012) olduğu bulundu. H-VMAT teknikleri, eşdeğer ağırlıklara sahip h-YART tekniklerine göre TC ve HI yönünden daha üstün görünmektedir. Hibrid tekniklerde YART/VMAT ağırlığının %50 yerine %10 olması toplam ve karşı akciğer V5Gy değerlerini azaltmıştır. Sonuç: Vertebra komşuluğundaki akciğer kanserlerinin RT'sinde 3B-KRT ile YART/VMAT'ın kombine edildiği hibrid teknikler kullanılmak durumunda kalındığında, düşük doz alan akciğer volümünü azaltmak, YART/VMAT'ın `motion interplay` etkisi ve küçük alan dozimetrisi sorunlarını sınırlayabilmek amacıyla YART/VMAT bileşeninin % 10 düzeyinde tutulması önerilebilir. Aim: To compare four different hybrid techniques with 3D-CRT (3D-conformal RT) in terms of lung dose-volume parameters and PTV dose HI (homogeneity index) and TC (target coverage) in patients with lung cancer in close proximity to vertebral coloumn.Method: In this study, CT-simulator cross-sectional images of eight male patients were obtained from the TPS (treatment planning system) data archive of Department of Radiation Oncology, DEU Medical Faculty. Conformal plans were prepared using 6-10-15 MV-X photon energies while IMRT (intensity modulated radiation therapy) and VMAT (volumetric modulated arc therapy) plans of hybrid techniques were prepared using 6MV-X photon energy. Four hybrid techniques were developed having 2 different ratios (10% and 50%) of IMRT/VMAT component (h-YART1, h-YART2 and h-VMAT1, h-VMAT2, respectively). Hybrid techniques were compared with 3D-CRT in terms of HI and TC for PTV, and total and contralateral V5Gy, V10Gy, V20Gy and mean dose parameters for lungs. Parameters obtained from dose-volume histograms formed in TPS were analyzed using SPSS 15,0 statistics program. Friedman Test and Wilcoxon Signed Rank Test were performed in the comparison of five different techniques together and paired comparisons , respectively. Results: In the paired comparisons of hybrid techniques with 3D-CRT, all hybrid techniques were found advantageous for HI and TC (p=0.012 for all comparisons), while disadvantageous for total and contralateral lung V5Gy parameter (p=0.012 for all comparisons). H-VMAT techniques seem to be superior to their equivalent weighted h-IMRT counterparts in terms of HI and TC. The ratio of IMRT/VMAT component's being 50% instead of 10% decreases total and contralateal lung V5Gy values in hybrid techniques. . Conclusion: When hybrid techniques combining 3D-CRT and IMRT/VMAT have to be used in the RT of lung tumors in close proximity to vertebral coloumn, it may be appropriate to suggest a ratio of IMRT/VMAT component no more than 10% in order to decrease the lung volume exposed to low doses and also to limit the `motion interplay` effect as well as problems related with small field dosimetry in IMRT/VMAT. 67

Bu çalışmada Dokuz Eylül Üniversitesi Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı'nda bulunan Varian Truebeam lineer hızlandırıcı için megavolt (MV) foton demetlerinde oluşan elektron kontaminasyonunun ortalama % yüzey doz dağılımı ve ortalama % akı dağılımının Monte Carlo simülasyon yöntemiyle hesaplanması amaçlanmıştır.Bu amaç doğrultusunda öncelikle GEANT4 tabanlı çalışan GAMOS simülasyon yazılımında lineer hızlandırıcı geometrik olarak modellenmiştir. Modelin geçerliliğini test etmek amacıyla SSD=100 cm mesafede 4x4, 10x10, 20x20 ve 30x30 cm2 alan boyutlarında, 6MV, 6MV-FFF, 10MV, 10MV-FFF, 15MV enerjili foton demetleri için PDD ve demet profilleri hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar ölçümlerle karşılaştırılıp modelin geçerliliği değerlendirilmiştir. Daha sonra, modelin değerlendirildiği her alan boyutunda ve foton enerjisinde % yüzey doz dağılımı ve % akı dağılımı x-y düzleminde iki boyutlu olarak Monte Carlo simülasyon yöntemiyle hesaplanmıştır. Ayrıca elde edilen sonuçlar literatürde daha önceden yapılan araştırmaların sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır.Model değerlendirilmesi için yapılan işlemler sonucunda standart sapmalar, ölçülen ve hesaplan PDD değerleri arasında ortalama % 0.2, ölçülen ve hesaplanan demet profilleri arasında ise ortalama % 0.1 olarak hesaplanmıştır. Öte yandan, tüm voksellerdeki kontamine elektronların % yüzey dozları ve % akı miktarları sırasıyla % 0.01'in altında ve % 0.01 - % 0.3 aralığında bulunmuştur. Bu çalışmanın sonucunda elde edilen ikincil elektronların oluşturduğu ortalama % yüzey dozu ve akı miktarları enerji, alan boyutu ve düzleştirici filtrenin kullanımı açısından incelenmiştir. Hesaplanan doz ve akı dağılımları toplam doz ve toplam parçacık akısına rölatif değerlerden oluşmaktadır. Oluşan kontaminasyon elektronlarının % yüzey dozuna katkı sağladıkları görülmüş olup, bu elektronların yüzeydeki akı dağılımları da elde edilmiştir. In this study, calculation of mean % surface dose distribution and mean % flux distribution of electron contamination that occurs in the megavoltage photon beams has been proposed using Monte Carlo simulation method for the Varian-Truebeam linear accelerator which is available in Radiation Oncology Department of Dokuz Eylul University.At first, in accordance with this purpose the linear accelerator was modelled using the GEANT4-based GAMOS simulation software. To test the model validation, PDDs and beam profiles were calculated for 6MV, 6MV-FFF, 10MV, 10MV-FFF, 15MV photon beams at the distance of SSD=100cm and at the field sizes of 4x4, 10x10, 20x20, 30x30cm2. All these calculations compared with measurements and the model validation was evaluated. And then, at the every field sizes and photon beam energies, in which the model were evaluated, % surface dose distribution and % flux distribution of electron contamination was calculated with Monte Carlo simulation method on the x-y plane two-dimensionally. And, obtained results were compared with previous researches.At the end of the processes that were for model validation, the calculated average standard deviations were 0.2 % and 0.1 % which were between calculated and measured PDDs, and beam profiles respectively. On the other hand, % surface doses and % flux of the contaminant electrons were found under the 0.01 % and the range of 0.01 % - 0.3 %, respectively.Percentage surface dose distribution and percentage flux distribution of the secondary electron contamination that was achieved at the end of this study were investigated in terms of dependence of the energy, field size and usage of flattening filter. The calculated dose and flux distributions consisted of relative values to the total dose and total number of particles. At this study, it was seem that contamination electrons contributed to the % surface dose, and also in the study, their surface flux distribution was determined. 88

AMAÇ : Bu çalı¸smanın amacı, bilgisayarlı tomografi doz indeksi (CTDI) verilerinin Monte Carlo hesaplama tekniğiyle elde edilebilmesi ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmasıdır.GEREÇ ve YÖNTEM : Bu çalışma deney ve teorik olmak üzere ikiye ayrılmıştır. Deney kısmında katıhal dedektör ve film dozimetre kullanılarak absorbe radyasyon dozu ölçümleri yapılmıştır. CTDI ölçümleri dedektör ile vücut ve baş fantomu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Teorik kısımda ise bilgisayarlı tomografi cihazı modellenmiş ve radyasyon dozu hesaplamaları Monte Carlo yöntemi ile yapılmıştır.BULGULAR : Teorik hesaplamalar ve ölçümlerle elde edilen longitudinal ve lateral doz profilleri karşılaştırıldığında veriler uyumludur. Karşılaştırmalarda film dozimetrenin radyasyon duyarlılığının düşük olduğu tespit edildiği için dedektör ölçümleri temel alınmıştır. Hava kerma ölçüm sonuçları kullanılarak Monte Carlo hesaplamaları için dönüşüm katsayıları hesaplanmıştır.SONUÇLAR : Absorbe radyasyon dozu ölçüm ve hesaplama sonuçlarının kullanılan fantomun tipine, uygulanan enerjiye ve filtre yapısına bağlı olarak değiştiği görülmüştür. Kullanılan fantomların homojen malzemeden yapılması ve simetrik hacime sahip olması gerçek hasta dozunu tespit etmekte hatalar doğurabilir. Monte Carlo tekniği gerçek hasta dozunun hesaplanmasını sağlayabilir.Anahtar Kelimeler :Bilgisayarlı Tomografi, GAMOS, Monte Carlo Simülasyonu, CTDI, Radyasyon Dozu PURPOSE : The purpose of this study is to obtain the computed tomography dose index (CTDI) values and compare it with the Monte Carlo calculation technique.MATERIAL AND METHOD : This study consists of two parts, measurement and theory. In the experiment section, the absorbed radiation dose measurements obtained with the solid state detector and film dosimeter. The measurements of CTDI were performed in the body and head phantoms. In the theory section, the machinery of computed tomography is simulated and the calculations of radiation dose are done with the Monte Carlo technique.RESULTS : When the longitudinal and lateral profiles of the theoretical calculations and measurements were compared the results found to be consistent. In the comparisons, the measurements of detector is considered more reliable since the film dosimeter system has no high radiation sensitivity than the solid state. The conversion factors obtained from the measurements of air kerma results were calculated to be used in the Monte Carlo calculations.CONCLUSIONS : It is found that the results of measurement and calculation depend on the type of phantom, the energy of the radiation and the filter type. Since the phantoms are made of homogeneous material and in symmetrical structure,it could cause the errors in the real patient dose. The Monte Carlo technique gives us the ability to calculate the real patient dose.Keywords :Computed Tomography, GAMOS, Monte Carlo Simulation, CTDI, Radiation Dose 121

Amaç: Bu çalışmada amaç, yüksek atom numarasına sahip protez malzemelerinin radyoterapide kullanılan 6 MV X ışını tedavi dozlarına etkisini ölçmek ve tedavi planlama sistemlerinde kullanılan iki farklı doz hesaplama algoritması ile dozları hesaplayıp sonuçları karşılaştırmaktır.Gereç ve Yöntem: Üzerinde doz hesaplarının ve ölçümlerinin yapıldığı fantomlar parafin malzeme ve PMMA plakalar kullanılarak oluşturulmuştur. Protez malzemesi örnekleri Ti6Al4V ve CoCrMo'dur. Bu örnekler ayrı ayrı parafin malzemelerin içine yerleştirilmiştir. Oluşturulan fantom uzaylarının Nucletron Oncentra MasterPlan tedavi planlama sisteminde (TPS) ve GAMOS kodunda benzeşimi gerçekleştirilmiştir. TPS'de Collapsed Cone (CC ) algoritması, GAMOS kodunda Monte Carlo (MC) algoritması ile doz hesapları yapılmıştır. Doz hesapları sonuçları, fantom içinde ışın merkez ekseni boyunca yüzde derin doz olarak ve fantomun 2.9 cm, 10 cm derinliklerinde doz profilleri olarak okunmuştur. Daha sonra iyon odası ve EDR 2 film ile radyasyon dozları deneysel olarak ölçülmüştür. Yüzde derin dozlar iyon odası ile, doz profilleri EDR 2 film ile elde edilmiştir.Bulgular: Hesap ve ölçüm sonuçlarında, doz profillerinde EDR 2 film ölçümlerinin ve MC hesaplarının uyumlu olduğu, ancak CC algoritması hesaplarında protez malzemesinin bulunduğu bölgede sonuçların farklı olduğu görülmüştür. EDR 2 film sonuçlarına göre rölatif hatalar hesaplandığında, MC algoritması hesaplarında hatalar minimum %0.11, maksimum %1.15 olmuştur. CC algoritması hesaplarında ise rölatif hataları sırasıyla %7.87 ile %21.6 olarak hesaplanmıştır. İyon odası ölçümlerinde ise ölçümler protez malzemesinin altından itibaren etkin şekilde alınabilmiştir. Protez malzemesi üstünde, iyon odası adaptörü yeterli hassasiyette ölçüm alınmasını engellemiştir. Protez malzemesinin 3.5 cm altında iyon odası ölçümleri referans alınarak yapılan rölatif hatalarda sonuçlar MC hesapları için minimum %0.24, maksimum %0.86'dır. CC hesaplarında ise rölatif hatalar sırasıyla %10.4 ve %16.2'dir.Sonuç: Protez malzemelerinin dozlarda önemli değişimlere yol açtığı görülmüştür. Protez malzemesi önünde yaklaşık %10 doz artışı, protez malzemesi arkasında %45'lere varan doz düşüşleri meydana gelmiştir. Monte Carlo hesapları, deney sonuçları ile %2'nin içinde uyumluluk gösterirken, Collapsed Cone hesaplarında, deney sonuçlarına göre bu uyumluluk sağlanmamıştır. Anahtar Kelimeler: Yüksek atom numaralı protez malzemesi, Collapsed Cone algoritması, GAMOS Monte Carlo kodu, EDR 2 film. Purpose: This comparative study was to investigate the effect of high-Z pelvic prostheses on 6 MV-X external beam radiotherapy doses. Study was based on comparison of measurements of the radiation doses and calculation of these doses in two different dose calculation algorithms.Material and Methods: Paraffin materials and PMMA slabs have been used to form phantoms where we have implemented dose calculations and measurements. Prosthesis sample materials are Ti6Al4V and CoCrMo. These samples have been fixed in paraffin materials separately. In Nucletron Oncentra MasterPlan treatment planning system (TPS) and GAMOS code, phantom simulations have been carried out. Collapsed Cone (CC) algorithm have been used in TPS and Monte Carlo (MC) algorithm have been used in GAMOS code. Dose calculation results have been achieved in phantom as percentage depth doses along the beam central axis and dose profiles at 2.9 and 10 cm depths of the phantom. Afterwards doses have been measured with ion chamber and EDR 2 film. For percentage depth doses, ion chamber and for dose profiles EDR 2 film have been used. Results: Measurements and calculations of dose profiles shows that, EDR 2 film and Monte Carlo results are well matched. In comparison with EDR 2 films, Monte Carlo results have relative difference of minimum 0.11% and maximum 1.15%. However, Collapsed Cone results have deviations in the prostheses sample zone from EDR 2 and Monte Carlo results. Relative differences of Collapsed Cone results are minimum 7.87% and maximum 21.6%. Ion chamber measurements showed consistance only with Monte Carlo results below placement of prostheses sample. Above prostheses, ion chamber adaptor caused difficulty in fine measurements. Below 3.5 cm of prostheses sample, relative differences of Monte Carlo in comparison with ion chamber by minimum and maximum, are 0.24% and 0.86% respectively. In Collapsed Cone calculations, relative differences are minimum 10.4% and maximum 16.2%.Conclusion: Pelvic prostheses caused significant effects on the radiation doses. Above the prostheses samples, doses have been increased by aprroximately 10% and below the prostheses samples, decreasement of doses approaching to 45% have been observed. Our results show an agreement within 2% between Monte Carlo calculations and experiments, yet Collapsed Cone calculations didn't achieve the acceptable consistency. Keywords: High-Z prostheses, Collapsed Cone algorithm, GAMOS Monte Carlo code, EDR 2 film. 81

Amaç: Bu çalışmada tiroid bezinin radyoterapi hacmi içerisinde yer aldığı orofarenks ve nazofarenks kanserli hastalarda Konvansiyonel Radyoterapi (KRT), 3 Boyutlu Konformal Radyoterapi (3BKRT) ve Yoğunluk Ayarlı Radyoterapi (YART) tekniklerinin tiroid bezi dozları (TBD) açısından karşılaştırılması amaçlanmıştır.Gereç ve Yöntem: Çalışma grubunu oluşturan orofarenks ve nazofarenks kanserli 10 hasta DEÜ Radyasyon Onkolojisi kliniği arşiv materyali taraması sonucunda retrospektif olarak bulundu. Hastaların var olan bilgisayarlı tomografi görüntülerinden tedavi planlama sistemi (TPS - Nucletron, Oncentra MasterPlan version 3.3 SP3) kullanılarak KRT ile ön alanda orta hat korumasız (KRT I) ve korumalı (KRT II) olmak üzere iki, 3BKRT (5-7 alan) ve YART teknikleriyle birer olmak üzere toplam dört farklı tedavi planı sanal olarak oluşturuldu. Hedef völümlerin ve tiroid bezinin minimum, maksimum ve ortalama dozları her bir plan için oluşturulan Doz Volüm Histogram (DVH) yardımıyla hesaplandı. Elde edilen veriler SPSS 15.0 istatistiksel analiz programında Wilcoxon signed rank test kullanılarak analiz edildi. İstatistiksel anlamlılık için p değerinin 0.05'ten küçük olması gerekliliği kabul edildi.Bulgular: Planlama yöntemlerinin TBDmin değerleri açısından ikili karşılaştırması sonucunda KRT I'deki dozlar KRT II (p=0.005) ve 3BKRT (p=0.007)'den anlamlı olarak daha yüksek; KRT II'deki TBDmin'ları ise 3BKRT (p=0.028) ve YART (p=0.028)'dan anlamlı daha düşük bulundu. TBDmax dozları açısından yapılan ikili karşılaştırmada YART yöntemindeki dozlar 3BKRT'ye göre anlamlı yüksek saptandı (p=0.007). Geç yan etkiler açısından daha önemli olan TBDavg dozları açısından planlama yöntemlerinin değerlendirilmesinde ise KRT I ile KRT II (p=0.005) ve KRT I ile 3BKRT (p=0.005) arasında anlamlı fark görüldü. Tüm olguların ortalama TBDavg değerleri planlama tekniklerine göre incelendiğinde ise en yüksek değer KRT I yönteminde bulunurken, en düşük değer KRT II yönteminde bulundu. 3BKRT' de ortalama TBDavg değerinin YART'ye göre daha düşük olduğu gözlendi.Sonuç: 3BKRT ve YART gibi gelişmiş radyoterapi teknikleri KRT tekniği ile kıyaslandığında hedef hacimlerde daha homojen doz dağılımı sağlanırken, tiroid bezlerinde KRT I tekniğine göre daha düşük dozlar elde edildi. KRT tekniği ile tedavi yapılacaksa başta tiroid bezi olmak üzere larenks ve spinal kord gibi yapıların dozlarının kontrol altına alınabilmesi için orta hat bloğu kullanılması daha uygundur. Hedef hacimlerde daha homojen doz dağılımının sağlandığı YART yönteminde tiroid bezinde görülen daha yüksek dozlar ise planlama sırasında TBD sınırları tanımlanarak düşürülebilir.Anahtar Sözcükler: Baş-boyun kanseri, konvansiyonel radyoterapi, üç boyutlu konformal radyoterapi, yoğunluk ayarlı radyoterapi, tiroid bezi dozu. Objective: It was aimed to compare different radiotherapy techniques, according to the thyroid gland doses (TGD). Conventional radiotherapy (CRT), three dimensional conformal radiotherapy (3DCRT) and intensity modulated radiotherapy (IMRT) were the techniques used for this comparison in nasopharyngeal and oropharynx cancer patients, whose thyroid gland was located in radiotherapy volume.Materials and Methods: The study group, including 10 patients with nasopharyngeal and oropharynx cancer, was found from the archive material of DEU Radiation Oncology Clinic. Computerized Tomography (CT) images were used to prepare four different treatment plans virtually with the techniques of Conventional Radiotherapy without midline block at anterior field (CRT I) and with midline block (CRT II), Three Dimensional Conformal Radiotherapy (3DCRT) and Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT), by using Treatment Planning System (TPS - Nucletron, Oncentra MasterPlan version 3.3 SP3). The minimum, maximum and the average doses of target volumes and thyroid gland were calculated using Dose Volume Histogram (DVH), which was created for each plan. The Wilcoxon signed rank test was used for statistical analyses by using SPSS 15.0 statistical analysis program. The p value, less than 0.05, was accepted for statistical significance.Results : As a result of the binary comparison of planning techniques according to TGDmin values, the doses in CRT I were significantly higher than CRT II (p=0.005) and 3DCRT (p=0.007); and the doses in CRT II were significantly lower than 3DCRT (p=0.028) and IMRT (p=0.028). When the binary comparison was done according to the TGDmax values, the doses of IMRT techniques were found significantly higher than the doses of 3DCRT (p=0.007). When the planning techniques were compared according to the TGDavg, which were more critical about late effects; the significant difference was found between CRT I and CRT II (p=0.005), CRT I and 3DCRT (p=0.005). For all patients when the average values of TGDavg were analised according to planning techniques, the highest and the lowest values were found in CRT I and CRT II, respectively. It was observed that the average value of TGDavg of 3DCRT was lower than IMRT.Conclusion: More uniform dose distribution in target volumes and lower doses in thyroid gland were obtained with advanced techniques as 3DCRT and IMRT. If the CRT technique is used for treatment, using midline block to minimized the doses of thyroid gland, larynx and spinal cord should be preferred. The higher thyroid doses may reduce with chanching the limits of TGD values during the IMRT planning which serves more homogen dose distributions.Keywords: Head&Neck Cancer, Conventional Radiotherapy (CRT), Three Dimensional Conformal Radiotherapy (3DCRT), Intensity Modulated Radiotherapy (IMRT), Thyroid Gland Doses (TGD). 91

Amaç: Bu çalışmada MKC sonrası RT planlanan sol meme kanserli hastaların, 3B konformal kaynak-cilt mesafeli (SSD), kaynak-eksen mesafeli (SAD) ve alan içinde alan YART (Field in Field Intensity Modulated Radiotherapy, FIF-IMRT) olmak üzere üç farklı teknik ile hazırlanan planları, doz-hacim homojenliği, karşı meme, kalp ve sol akciğerin aldığı dozlar göz önünde bulundurularak karşılaştırılması amaçlandı.Gereç ve Yöntem: Bu çalışmada MKC sonrası RT uygulanmış, CTV hacmi ortalama 420.93 cc olan (minimum 373.77 cc, maksimum 460.25 cc), BT görüntüleri uygun tedavi pozisyonunda alınmış erken evre sol meme kanserli hastalardan oluşan 10 kişilik hasta grubu tedavi planlama sisteminden retrospektif olarak bulundu. Bu hastalara ait planlama amacıyla çekilen bilgisayarlı tomografi verileri kullanılarak Eclipse® (Eclipse®, version 8.1; Varian Medical Systems, Palo Alto, CA, USA) marka tedavi planlama sistemi ile hastaların üç farklı teknikteki sanal tedavi planları oluşturuldu. Elde edilen veriler SPSS 15.0 istatistiksel analiz programında Friedman ve Wilcoxon singed rank test kullanılarak analiz edildi. İstatistiksel anlamlılık için p değerinin 0.005'ten küçük olması gerekliliği kabul edildi.Bulgular: Planlamaların ikili gruplar halinde karşılaştırılması sonucunda doz homojenliği açısından SAD ve SSD planları arasında anlamlı bir fark bulunmadı (p=0.009). Alan içinde alan tekniğine göre yapılan planlamalar ile hem SSD hem de SAD yöntemine göre planlamalar arasında ortalama doz homojenliği açısından fark anlamlılık sınırında bulundu (p=0.005). Sol akciğer V20 ve V30 parametreleri açısından FIF ile SAD, FIF ile SSD ve SAD ile SSD planları arasında fark anlamlılık sınırında bulunurken; V10 parametresi açısından FIF ile SAD planları arasında anlamlı bir fark bulunamadı (p=0.059). Sol akciğer Dmaks parametresi açısından SAD ile SSD ve FIF ile SSD planları arasında fark anlamlılık sınırında bulunurken FIF ile SAD planları arasında anlamlı bir fark bulunamadı (p=0.007). Dort parametresi açısından ise SSD ile SAD ve FIF ile SSD planları arasında fark anlamlılık sınırında bulunurken FIF ile SAD planları arasında anlamlı bir fark bulunamadı (p=0.386). Kalp ortalama V5, V10 ve V20 parametresi açısından; FIF ile SAD, SAD ile SSD ve FIF ile SSD planları arasında fark anlamlılık sınırında bulundu (p=0.005). Ortalama V30 parametresi açısından FIF ile SSD planları arasında fark anlamlılık sınırında bulunurken; SSD ile SAD ve FIF ile SAD planları arasında anlamlı bir fark bulunamadı (sırasıyla p=0.059, p=0.047). Karşı memenin aldığı ortalama maksimum doz değeri açısından FIF ile SSD ve FIF ile SAD planları arasında fark anlamlılık sınırında bulunurken; SAD ile SSD planları arasında anlamlı bir fark bulunamadı (p=0.015). Karşı memenin aldığı ortalama doz değeri açısından FIF ile SSD, FIF ile SAD ve SAD ile SSD planları arasında fark anlamlılık sınırında bulundu (p=0.005). Tedavi süreleri açısından FIF ile SSD, FIF ile SAD ve SAD ile SSD planları arasında fark anlamlılık sınırında bulundu (p=0.005).Sonuç: Çalışmada MKC sonrası RT planlanan sol meme kanserli hastaların, 3BKRT SAD, SSD ve alan içinde alan YART olmak üzere üç farklı teknik ile hazırlanan planları, doz-hacim homojenliği, karşı meme, kalp ve sol akciğerin aldığı dozlar göz önünde bulundurularak karşılaştırıldı. Verilerin analizi sonucunda; alan içinde alan YART tekniğinin, 3BKRT SAD ve SSD ışınlama tekniklerine göre daha iyi sonuçlar verdiği, CTV' de daha homojen doz dağılımı elde edilirken kritik organ dozlarında da belirgin düşüşler olduğu gözlendi.Anahtar Sözcükler: Meme kanseri, konformal radyoterapi, alan içinde alan yoğunluk ayarlı radyoterapi. Objective: In this study, it was aimed to compare the prepared plans of three different radiotherapy techiques of left breast cancer patients after breast conserving surgery (BCS) according to three dimensional conformal radiotherapy (3DCRT) with source skin distance (SSD) and source axis distance (SAD) and field in field intensity modulated radiotherapy (FIF-IMRT).Material and Methods: In this study, ten early breast cancer patients, who had radiotherapy after BCS, were randomly selected retrospectively from the treatment planning system. For these patients, the avarage CTV was 420.93 cc (range, 373.77 cc- 460.25 cc.) The CT-scan data of these patients, which were taken with the aim of planning, were used to form three different form of virtual treatment plans with Eclipse® (Eclipse® , version 8.1, Varian Medical Systems, Palo Alto, CA, USA) treatment planning system. The data obtained was analysed in the SPSS 15.0 statistical analysis program by using Friedman and Wilcoxon signed rank tests.Results: According to the analysis of the data generated, it was found that the difference in terms of dose homogeneity between the techiques of planning by FIF-IMRT and 3DCRT by SAD and SSD showed only border significance (p=0.005). The difference in terms of dose homogeneity between SAD and SSD plans were not significance (p=0.009). While left lung V20, V30 dose parameters were found at border significance between FIF with SAD plans and FIF with SSD plans and SAD with SSD, left lung V10 dose parameter was no significant difference between FIF and SAD plans (p=0.059). And while the difference between SAD with SSD and FIF with SSD was found at border significance according to Dmax parameter at the left lung, the difference between FIF with SAD plans were not significant (p=0.007). On the other hand, the difference between SSD with SAD plans and FIF with SSD plans were at border significance according to Dmean parameter of left lung while the difference between FIF and SAD plans was not significant (p=0.386). The difference between FIF with SAD plans and SAD with SSD plans and FIF with SSD plans were at border significance according to heart V5, V10 and V20 parameters (p=0.005). While the difference between FIF with SSD plans was found at border significance according to V30 parameter at the heart, the difference between SSD with SAD plans and FIF with SAD plans were not significant (p=0.059, p=0.047, respectively). While the difference of maximum dose value of contralateral breast between FIF with SSD and FIF with SAD plans was at border significance. There was no difference between SAD and SSD plans (p=0.015). The difference between FIF with SSD and FIF with SAD and SAD with SSD plans was found at border significance according to the mean dose value of contralateral Breast (p=0.005). And the difference between FIF with SSD and FIF with SAD plans and SAD with SSD plans was found at border significance according to treatment period (p=0.005).Conclusion: In this study, the prepared plans of three different radiotherapy techiques of left breast cancer patients after breast conserving surgery (BCS) according to three dimensional conformal radiotherapy (3DCRT) with source skin distance (SSD) and source axis distance (SAD) and field in field intensity modulated radiotherapy (FIF-IMRT) were compared. According to the analysis of the data generated, it was found that the FIF-IMRT techniques is much beter than 3DCRT with SAD with SSD techniques when dose distribution at CTV, doses received by critical organs are concerned.Key Words: Breast cancer, conformal radiotherapy, intensity modulated radiation therapy, field in field. 82

Çok amaçlı bir Monte Carlo simülasyon kodu olan Geant4 nükleer tıpta tedavi amaçlı kullanılan beta yayan radyonüklidlere uygulanmıştır. Monte Carlo tekniği ile radyasyon taşınımı hakkında bilgi verilmiştir. Çalışmada Geant4 simülasyon kodu tanıtılmış ve medikal fizik uygulamalarında muhtemel kullanım alanları ve bu kodun diğer kodlara göre üstünlükleri sıralanmıştır.Erbiyum-169, Fosfor-32, Holmiyum-166, Renyum-188 ve İtriyum-90 beta yayan radyonüklidleri Geant4 Monte Carlo simülasyon kodu kullanılarak izotropik nokta kaynak olarak 10.000 adet bozunum için modellenmiştir. Kaynaklar 1 cm yarıçaplı bir küre içersine yerleştirilmiştir. Küre sırasıyla su, doku ve kemik materyalleri ile doldurulmuştur. Küreyi oluşturan materyallere göre bu radyonüklidlerin ortama bıraktıkları dozun değişimine bakılmıştır. Küreyi oluşturan materyallerin yoğunluğu arttıkça kürede oluşan doz miktarı azalmıştır. Kullanılan radyonüklidin ortalama beta enerjisi arttıkça aynı materyalden oluşan küredeki doz artmıştır. An application of Geant4 simulation toolkit to radionuclide therapy has been studied. Monte Carlo calculations for radiation transport has been extensively inroduced. Geant4 simulation toolkit and its specifications are introduced. Geant4 applications to medical physics and its advantages over other MC simulation codes have been explained.Five of the beta emitting radionuclides used in nuclear medicine, Er-169, P-32, Ho-166, Re-188 and Y-90 have been simulated as isotropic point sources for 10000 events in three different media which are water, tissue and bone. The energy that these radionuclides deposited in a 1 cm radius sphere are calculated by using Geant4 simulation toolkit as doses in Gy. It is found that the doses increases while the average beta energy increases, and the doses that one radionuclide causes decrease while the density of the material increase. 101

Amaç: Bu çalışmanın amacı; beta yayan kaynakların ışınımının manyetik alan altında deneysel ortamda saptırılmasıdır. Bunun için; tedavide kullanılan radyoizotoplardan saf beta yayıcı olan İtriyum-90 (90Y)'ın doz dağılımının manyetik alandaki değişimi Gafkromik EBT (External Beam Therapy) filmi kullanılarak incelendi.Gereç ve Yöntem: Pleksiglasdan yapılan deney düzeneğine, 90Y kaynağı filmin ortasından geçecek şekilde yerleştirilip MR cihazında bir saat bekletildi. 90Y radyoizotopunun yaydığı ışınım sonucu renk değiştiren filmler taranarak, Matlab'da grinin tonlarına dönüştürüldü. Grinin tonlarına karşılık gelen izodoz eğrileri çizdirilerek, izodoz eğrilerinin çapları piksel cinsinden ölçüldü. Elde edilen verilerin grafikleri çizdirildi.Bulgular: Kaynak düzeyinde, izodoz eğrilerinin iç kısmında yani merkez yakınında, X yönündeki çapları, manyetik alan uygulanmayan filmlerdeki izodoz çaplarına göre %5 daha büyük bulundu. Kaynaktan 2mm uzaklıkta ise manyetik alan uygulanmış filmlerin izodoz eğrilerinin çaplarının manyetik alana dik yöndeki değişimi, manyetik alan olmaksızın ışınlanan filmlerdeki değişime göre yaklaşık %12 oranında küçülmektedir.Kaynaktan 0mm ve 2mm uzaklıktaki manyetik alanlı ve manyetik alansız filmlerin 130-180 nolu gri tonlara karşılık gelen her bir izodoz eğrisinin hacim hesapları yapıldı. Kaynaktaki filmlerin izodoz eğrilerinin hacimlerinde manyetik alan uygulandığında azalma bulundu (%7). Kaynaktan 2mm uzaklıktaki hacimlerde manyetik alan uygulandığında azalma daha belirgindi (%26).Sonuç: Kaynaktan 0mm uzaklıktaki manyetik alan uygulanmayan filmin izodoz eğrisi dairesel simetriye sahiptir. Kaynaktan uzaklaştıkça izodoz eğrilerinin çapları küçülmüştür. Manyetik alan uygulandığında ise izodoz eğrileri eliptik yapıdadır. Kaynaktan uzaklaştıkça manyetik alanın etkisi artmıştır. Bu veriler manyetik alan uygulandığında dozun merkezde toplandığını gösterir. Manyetik alan uygulandığında hacimde de azalma görülmüştür ve kaynaktan uzaklaştıkça bu azalma daha da belirgin olmuştur.Anahtar Sözcükler: gafkromik film, manyetik alan, itriyum-90, beta yayılımı Purpose: The purpose of this study is to show the deviation of beta particles emitted from beta emitting radioactive sources in the presence of magnetic field under experimental conditions. To achieve this, the change of dose range of Ytrium-90 (90Y), which is a pure beta emitter, was examined using Gafchromic EBT (External Beam Therapy) films.Material and Methods: 90Y source was placed on the experiment rig made of Plexiglas, passing through the center of the film, and kept for nearly 1 hour either in normal room conditions or in the MRI device. Then the films were scanned and color change of the films were converted into the tones of gray using Matlab. Isodose curves that refer to the tones of gray were created, and the diameters of isodose curves were measured in pixels.Results: At the distance of 0mm from the source, the change in the X direction at the inner circles of the isodose curves was found to be greater by 5% when magnetic field was applied compared to the isodose curves of the films irradiated without magnetic field. At 2mm distance from the source to the direction perpendicular to the magnetic field showed a reduction of approximately 12% compared to the change of the diameters of isodose curves of the films irradiated without magnetic field.Irradiated volume estimations of each isodose curve were made referring to the gray tones numbered between 130-180 of the films with or without magnetic field in the distance of 0 and 2mm from the source. The irradiated volumes of the isodose curves of films at 0 mm and 2 mm distance from the source, 7% and 26% reductions were found when magnetic field was applied respectively.Conclusion: The isodose curve of the films without magnetic field at the distance of 0mm from the source had a circular symmetry. The diameters of isodose curves were reduced when they got further away from the source. When magnetic field is applied, the isodose curves showed an elliptical structure. The effect of the magnetic field has increased away from the source. These findings showed that the dose gathers at the centre when magnetic field is applied. A decrease was observed in the volume when magnetic field was applied and this decrease became more pronounced away from the source.Key words: gafchromic film, magnetic field, Ytrium-90, beta emission 77

Amaç: Beta yayan radyoizotoplarla yapılan kanser tedavilerinde manyetik alan kullanılarak normal dokulara olan zararın azaltılmasının mümkün olabileceği varsayımı ile Monte Carlo tabanlı Geant4 simülasyon programı kullanılarak beta parçacıklarının manyetik alandaki davranışları araştırıldı.Gereç ve Yöntem: Geant4 programında radyasyonun dedekte edileceği içi su dolu küresel bir ortam oluşturuldu ve merkezine beta parçacıklarının tek enerjili ve rastgele fırlatılacağı parçacık kaynağı yerleştirildi. x yönünde homojen manyetik alan uygulanarak, kürenin merkezinden parçacığın menziline göre y ekseninde kesitler oluşturuldu. Farklı büyüklükteki manyetik alanlarda (0-3 Tesla), farklı enerjilerdeki (0,5-2 MeV) beta parçacıkları için elde edilen veriler, Matlab programında her kesitteki parçacıkların yaptıkları etkileşim sayıları hesaplanarak analiz edildi.Bulgular: Kaynaktan çıkan beta parçacığının menzilinin enerjisiyle doğru orantılı olarak arttığı görüldü. Maksimum beta parçacığı menzili 0,5, 1, 1,5 ve 2 MeV enerjili beta için sırasıyla yaklaşık olarak 1,5, 4, 6 ve 8 mm bulundu. Merkezden uzaklaştıkça etkileşim sayısında eksponansiyel olarak düşüş olduğu bulundu. Manyetik alan artmasıyla beraber merkezde etkileşim sayısında artma olduğu, merkezin dışında ise etkileşim sayısının manyetik alanla ters orantılı olarak azaldığı görüldü. Manyetik alana dik yöndeki değişim manyetik alana paralel yöndekine göre daha fazladır.Sonuç: Beta parçacıklarının manyetik alanda dairesel hareket ederek ilerlediği ve manyetik alanın artmasıyla menzillerinin kısaldığı gözlendi. Nokta kaynaktan rastgele yönlerde çıkan beta parçacıklarının ortamda küresel geometride, manyetik alanda ise eliptik olarak dağıldığı bulundu. Manyetik alan arttıkça, manyetik alana dik yönlerde merkezden dışa doğru etkileşim sayısındaki azalım daha belirgin olmaktadır. Manyetik alan etkisinin düşük enerjililere oranla yüksek enerjili beta parçacıklarında daha belirgin olduğu görüldü.Anahtar Sözcükler: Beta radyasyonu, manyetik alan, Monte Carlo Simülasyonu, Geant4 Purpose: Following the assumption of reducing the damage to the normal tissues using magnetic field in the cancer treatment carried out by beta-emitting radioisotopes behaviour of beta particles under the magnetic field was investigated with Greant4 simulation program with Monte Carlo basis.Material and Methods: A water-filled spherical medium in which radiation would be detected was formed in Greant4 program and a particle source, in which beta particles had single energies and would be launched randomly, was placed into its center. After applying a homogenous magnetic field in the x direction, cross-sections were formed in the y axis according to the range of the particle from the center of the sphere. In magnetic fields of different magnitudes (0-3 Tesla), the data obtained for beta particles of different energies (0,5-2 MeV) were analyzed counting the interaction numbers of the particles in each cross section by Matlab program.Results: The range of the beta particle from the source was observed to increase in direct proportion to its energy. Maximum ranges of the beta particles are approximately 1,5, 4, 6 and 8 mm for betas with 0,5, 1, 1,5 and 2 MeV respectively. Interaction number decreased exponentially further away from the center. With the increase of the magnetic field, the interaction number at the center was increased, but the interaction number decreased the center inversely proportional to magnetic field. The change perpendicular to the magnetic field is greater compared to parallel to the magnetic field.Conclusion: Beta particles were observed to go forward with circular moves in the magnetic field and to have their range shortened when magnetic field is increased. It was found that beta particles from the point source scattered to random directions spherically in the medium and the geometry became elliptical in magnetic field. When magnetic field increases, the change towards the center becomes more pronounced in perpendicular directions to magnetic field. The effect of magnetic field was more explicit for beta particles with high energies than these with low energies.Key words: Beta radiation, magnetic field, Monte Carlo Simulation, Geant4 70

Yarı iletkenlerdeki yük taşıyıcılarının hareketlerinin ve taşınım denklemlerinin analiz edilmesi, yarı iletken aygıtların gelişimi için büyük önem taşımaktadır. Bu analizler için gereken etkileşmelerin, elektronik etkileşmelerin, bant yapısının tanımlamaları yapıldıktan sonra fonon saçılması, safsızlık saçılması gibi saçılma işlemlerinin tanımlaması ve fiziksel olarak çözümlemeleri yapılmıştır.Bu analizlerin yapılmasının kolaylaştırılması için bilgisayar simülasyonu kullanılmıştır ve bu sayede nümerik değerler üzerinden kolayca çalışma imkanı bulunmuştur. Bu simülasyonlar için Monte Carlo yöntemi kullanılmıştır. Monte Carlo yönteminin çok geniş bir şekilde ve kolaylıkla yük taşıyıcıların taşınım denklemlerine uygulanabiliyor olması, işi oldukça kolay ve verimli hale getirmektedir.Monte Carlo yöntemi hakkında genel bir bilgi verildikten sonra saçılma işlemlerinin uygulamalarının bu yönteme nasıl uyarlanacağı üzerine çalışılmıştır. Yazılan Monte Carlo programının bazı bölümlerinin hangi fiziksel problemi çözmek için kullanıldığı anlatılmıştır. Bundan sonra bulk GaAs üzerinde uygulanan elektrik alan, sıcaklık ve safsızlık konsantrasyonu değerleri değiştirilerek hareket hesapları yapılmış ve sonuçlar üzerinde karşılaştırmalar ve değerlendirmeler yapılmıştır. The analysis of motions and transport equations of carrier transport in semiconductors take great importance for development of semiconductor devices. The definitions and physical solutions of scattering processes such as necessary interactions for these analysis, electronic interactions, phonon scattering after doing definitions of band structure, impurity scattering are considered.To make simpler of these analysis computer simulations are used and by the agency of this possibility of study over the numerical values are found easily. For these simulations Monte Carlo method is used. Monte Carlo method applicable to carrier transport equations widely and easily. Therefore, calculations become simpler and efficient.After giving general information about Monte Carlo method, calculations are done about applications of scattering processes, how to adapt to this method. Some parts of Monte Carlo program which are used for solving whichever physical problem are explained. After that, calculations of motion are done thereby values of applied electric field on bulk GaAs, temperature and concentration of impurity are changed, comparisons and evaluations are done about the results. 91

Bu çalısmada, sıvı kristal yapılar Lennard-Jones potansiyeli kullanarak NPTMonteCarlo simülasyonu ile incelenmistir. ncelemeler sonucunda enerji, basınç veyogunluk gibi niceliklerin Monte Carlo (MC) döngüsüne ve indirgenmis sıcaklıklaragöre gösterdigi degisimler gözlenmistir. In this thesis, liquid crystal structure has been studied by using NPT- Monte Carlosimulation with Lennard-Jones potential. According to this study, changes at energy,pressure and density properties for Monte Carlo (MC) cycle and reduced temperaturehas been examinated. 69

Maddenin bütün hallerinin ve katıların gözlenebilir özellikleri elektronların ve çekirdeklerinhareketleri için Schrödinger çok parçacık denkleminin çözümleriyle kuantum mekaniğitarafından saptanır. Bütün bu özellikler denge özelliklerini ve denge durumundabulunmadığındaki özellikleri içerir. Örneğin, dengede bir sistemin özellikleri bütüntermodinamik davranışını içermektedir Bunlar durum denklemleri, faz diyagramları, öz ısı vesıkıştırılabilirlik gibi özellikleri içermektedir. Bununla birlikte Schrödinger çok parçacıkdenkleminin yaklaşık çözümleri kabaca bile eldesine çalıştığımızda bu denklemin doğasındakizorluklarla karşılaşılır. Genelde gözlenen bu denkleme birtakım yaklaşımlar yapmakolmuştur. Böylece ilgilenilen problemin temel enerjilerinin elde edilebileceğidüşünülmektedir. Bu tezimizde biz, atom ve molekülün elektronları için Scrödingerdenklemini çözmekte kullanılan tekniklerden ikisi olan Hartree Fock metodu ve YoğunlukFonksiyoneli teorisi üzerinde duracağız. Atom ve moleküllerin enerji hesaplamalarının temeliolan denklemleri oluşturup, hesapları yapabilmek için kullanılan Hartree-Fock (HF) veYoğunluk fonksiyonelleri teorisi yaklaşımlarını tarif edeceğiz. Son olarak da moleküller içinkullanışlı Kohn-Sham tam değiştokuş methodu olarak ele alınan yerelleştirilmiş Hartree-Fockmethodunun gerekliliğini, uygulanmasını ve önemini çeşitli kaynaklardan araştırarakvurgulayacağız. Burada kullanılan method ise LHF (Localized Hartree Fock) metodudur.Değiştokuş etkilerini tam olarak ele alan bir method olduğu vurgulanmaktadır. Bu sayede HFve DFT ile incelemeye başladığımız küçük moleküllerden büyük moleküllerin incelenmesinebir geçiş sağlanabilmektedir. The observable, properties of all forms of matter,and solids in particular, are determinedcompletely by quantum mechanics from solutions of a many body Scrödinger equation for themotion of the electrons and the nuclei. This includes all equilibrium properties and noequilibrium properties Equilibrium properties encompass all thermodynamic behavior,including the equations of state and phase diagram, and quantities such as the specific heatand compressibility. However, because of inherent difficulty of obtaining even grosslyapproximate solutions of the full many body Schrödinger equation, one typically focusses onapproximations to this equation which are believed to capture the essential energetics of theproblem of interest. In this thesis,we tried to investigate techniques such as HF and DFTmethods which are used to solve Schrödinger equation for atoms and molecules. First, we willhave the formalism or HF and DFT methods to be able to calculate the energy of small andmedium size molecules then will talk about these theories In second part of this thesis, formolecules We will investigate exact exchange KS potential using LHF (Localized HartreeFock)procedure and then we will give LHF procedures as exact exchange only KSmethods.We will emphasize the necessity and importance of this procedure,in this way wewill get a chance investigating molecules from beginning small ones to big ones. 51

Düsük enerjili iyon-atom çarpısma sistemlerinin incelenmesi, atom ve molekül fizigindehem teorik hem de uygulamadaki yeri bakımından temel bir öneme sahiptir. Son yıllardabu çarpısma sistemlerinin incelenmesi için uygun deney düzeneklerinin olusturulması vemodern iyon kaynaklarının kullanılması ile birlikte süreci modellemeye yönelik teorikçalısmalarda da basarılı gelismeler saglanmıstır.Bu çalısmada; yavas çarpısmalarda hedef tanecikten, gelen iyonun belirli bir enerjiseviyesine elektron transferi reaksiyonunun modellenmesinde kullanılan iki farklı yöntemincelendi. Bunlardan biri Landau-Zener olasılık fonksiyonu ile elektron yakalanma tesirkesitinin bulunmasıdır. Digeri ise, hem çarpısma dinamiginin hem de tek elektronyakalanmasının daha ayrıntılı biçimde tanımlanmasına imkan veren, moleküler orbitallerinyakın çiftlenimi yönteminin yarı klasik çarpısma parametresi formülasyonundakullanılmasını içerir. Bu iki yöntemin birbirlerine göre üstünlükleri ve zayıflıklarıyorumlanmıstır. The study of low energy ion-atom collisions has a basic importance in atomic andmolecular physics because of its valuable outcomes in both theoretical investigations andapplications. In recent years, successful progress has been made in theory of modelling thecollision process by using modern ion sources and experimental setup.In this work we have studied two different methods which are used to modelling thereaction of electron transfer to a specific state of projectile ion from target. One of them isemploying the Landau-Zener probability function to calculate the electron capture crosssections. Other one is the molecular orbital close-coupling method in its semiclassicalimpact parameter formulation which allows us to get more detailed information of thecollision dynamics and also about the single electron capture. Their advantages anddifficulties have been reported. 62