Search

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

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: 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