Varıan Truebeam STX ve GEANT4 Tabanlı Hasta Çıkış Dozu Kalite Kontrol (QA) Yöntemi.

Amaç: Modern tedavi planlama sistemi (TPS) optimizasyon algoritmaları ile hesaplanan doz dağılımlarının tedavi sırasında oluşan rastlantısal hatalar ile birleşmesiyle meydana gelen geometrik ve dozimetrik belirsizlikler, hasta varlığında gerçek zamanlı kalite kontrol (QA) metotlarına olan ihtiyacı arttırmaktadır. Bu çalışmada, TPS optimizasyon algoritmalarının oluşturduğu doz akılarının, tedavi esnasında gerçek zamanlı olarak kaydedilmesi ve Monte Carlo (MC) tabanlı hesaplatılan doz akıları ile karşılaştırılarak değerlendirilmesi amaçlandı. Gereç ve Yöntem: Çalışmada, MC tabanlı "for Geometry and Tracking (GEANT4) (v.11.0.3)" bilgisayarlı simülasyon yazılımı kullanılarak, Varian TrueBeam STx cihazının sırasıyla Y1 - Y2 ve X1 - X2 jawları, yüksek çözünürlüklü çok yapraklı kolimatör (HDMLC) gibi bileşenleri geometrik olarak modellendi. Radyasyon kaynağı olarak, mevcut cihaz için oluşturulmuş olan ve içerisinde parçacık tipi, sayısı, ağırlığı, konumu, enerjisi ve momentumu parametrelerinin bulunduğu faz uzayları kullanıldı. MC simülasyonunda, geometrik boyutları değiştirilebilen; radyasyon akısı, dozu, parçacık sayısı ve enerjisi, vb. gibi parametreleri kaydedebilen alansal (iki boyutlu sıralı dizi) bir detektör tasarlandı. Simülasyon modeli, bilgisayarlı tomografi (BT) görüntülerinin kullanılabileceği yapıda tasarlandı. Söz konusu GEANT4 modelinde bulunan hareketli bileşenlerin, "C++" programlama dili kullanılarak, MC simülasyonu içerisinde hareket ettirilmesi sağlandı. "Python (v.3.9)" ve "Bash" gibi programlama dilleri kullanılarak mevcut simülasyon modelinin TPS'den alınan plan parametreleri ile çalışabilmesini sağlayan bir yazılım geliştirildi. Geliştirilen yazılıma "QT (v.5)" programlama dili ile bir kullanıcı arayüzü tasarlandı. GEANT4 tabanlı tasarlanan ve halen geliştirilmeye devam eden yazılım ile kullanılan Varian TrueBeam STx simülasyon modeli; 6MV, 6MV-FFF, 10MV, 10MV-FFF ve 15MV foton enerjilerinde, farklı alan boyutları için hesaplatılan yüzde derin doz (PDD) ve alan profilleri (inline-crossline), aynı koşullarda PTW marka su fantomu ile alınan gerçek zamanlı ölçümler ile kıyaslanarak test edildi. Simülasyon hesapları ile gerçek zamanlı ölçümlerin karşılaştırmasında "Matlab (v.2021b)" programı kullanıldı. Bulgular: MC simülasyonları ve gerçek zamanlı su fantomu ölçümlerinin inline ve crossline profilleri arasındaki maksimum farklar 6MV, 6MV-FFF, 10MV, 10MV-FFF ve 15MV enerjileri için sırasıyla; %1,4, %2,5, %0,5, %0,8 ve %0,8 olarak bulundu. PDD'ler arasındaki farkları ise 10x10cm2 alan boyutları için sırasıyla; %0,90, %0,10, %0,70, %0,70, ve %0,05 olarak bulundu. TPS'den alınan volümetrik ayarlı ark terapi (VMAT) plan çıktılarının (RPlan), geliştirilen QA yazılımı ile yapılan MC simülasyonu hesapları ile gerçek zamanlı ölçümler gamma analizi metodu ile karşılaştırıldı. Sonuç: GEANT4 tabanlı Varian TrueBeam STx simülasyon modelinin geometrik ve dozimetrik parametrelerinin gerçek zamanlı Varian TrueBeam STx cihazı ile uyumlu olduğu görüldü. Geliştirilen QA yazılımı ile hasta çıkış dozu metodunun kullanımı, tedavi sırasında gerçek zamanlı hasta bazlı QA yönteminin uygulanabilir olduğunu göstermektedir. Bu sayede hasta tedavilerinin kümülatif dozimetrik performans değerlendirmesi mümkün olabilir. [ABSTRACT FROM AUTHOR]