Radyoterapide Kullanılan Yüksek Atom Numaralı Kompleks Geometrik Yapılı Materyallerin Yüzey Dozlarının Monte Carlo Simülasyonu ile Değerlendirilmesi
The Evaluation of Surface Doses of High Atomic Number Complex Geometric Materials Used in Radiotherapy via Monte Carlo Simulation
- Tez No: 1019196
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİR AKGÜNGÖR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Radyasyon Onkolojisi, Physics and Physics Engineering, Radiation Oncology
- Anahtar Kelimeler: implant, jel dozimetri, Monte Carlo yöntemi, radyoterapi, tedavi planlama sistemleri, gel dosimetry, implant, Monte Carlo method, radiotherapy, treatment planning systems
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Medikal Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, radyoterapi uygulamalarında karşılaşılan yüksek yoğunluklu metal implantların metal-jel arayüzüne yakın bölgelerde oluşturduğu lokal doz değişimlerinin; materyal türü, yüzey geometrisi ve metalin ışın demeti içindeki konumuna bağlı olarak milimetre altı uzaysal çözünürlükte değerlendirilmesi amaçlandı. Bu kapsamda, Ti6Al4V ve CoCrMo alaşımlarından 60° ve 120° tepe açılı üçgensel periyodik yüzey profillerine ve konveks yüzey geometrisine sahip metal-jel arayüz modelleri oluşturuldu. Doz dağılımları, 6 MV foton enerjisi ile GEANT4 Monte Carlo (MC) simülasyonları ve Monaco® tedavi planlama sistemi (TPS) kullanılarak hesaplandı. Deneysel değerlendirmeler ise PRESAGE® radyokromik polimer dozimetrelerin ışınlama öncesi ve sonrası optik görüntülerinden elde edilen dağılımlar üzerinden gerçekleştirildi. GEANT4 verileri 0,125 mm, PRESAGE® optik görüntüleri 0,092 mm uzaysal örnekleme ile Monaco® TPS hesaplamaları ise 1,0 mm grid boyutunda analiz edildi. PRESAGE® dozimetrelerin standartlaştırılmış koşullarda optik olarak okunması için düşük maliyetli ve tekrarlanabilir bir prototip okuma düzeneği geliştirildi. Metal giriş yüzeyinde yüzey doz farkları GEANT4 için %15–33, PRESAGE® için %5–24 ve Monaco® TPS için %5–12 aralığında bulundu. Aynı geometri ve yöntem koşullarındaki karşılaştırmalarda CoCrMo alaşımının Ti6Al4V'ye göre daha yüksek yüzey doz farkları oluşturduğu belirlendi. Metal çıkış yüzeyinde Ti6Al4V için yüzey doz farkları GEANT4 hesaplamalarında %1,4–9,4, Monaco® TPS hesaplamalarında ise %2,0–6,7 arasında değişti. Yüzey geometrisinin lokal doz değişimlerinin büyüklüğünü, metal-jel arayüzüne göre konumunu ve uzaysal yayılımını etkilediği görüldü. GEANT4 ve PRESAGE® sonuçları, özellikle metal giriş yüzeyindeki lokal doz değişimlerinin konumu ve genel dağılım eğilimi açısından benzerlik gösterdi. Monaco® TPS genel doz değişimlerini göstermekle birlikte, arayüze yakın kısa mesafeli değişimleri daha düşük uzaysal ayrıntıyla temsil etti. Bu sonuçlar, metal-jel arayüzündeki lokal doz değişimlerinin değerlendirilmesinde implant materyali, yüzey geometrisi ve implantın ışın demeti içindeki konumunun birlikte dikkate alınması gerektiğini ortaya koydu. Tez kapsamında geliştirilen optik okuma düzeneği, özel geometrili küçük hacimli PRESAGE® dozimetrelerde dozla ilişkili bağıl optik değişimlerin yüksek uzaysal çözünürlük ile incelenmesine olanak sağladı.
Özet (Çeviri)
The objective of this thesis was to evaluate, at submillimeter spatial resolution, the localized dose variations induced by high-density metallic implants in regions adjacent to the metal-gel interface in radiotherapy applications, depending on the implant material, surface geometry, and the position of the metal within the radiation beam. For this purpose, metal-gel interface models were constructed using Ti6Al4V and CoCrMo alloys with periodic triangular surface profiles having apex angles of 60° and 120°, as well as a convex surface geometry. Dose distributions for a 6 MV photon beam were calculated using GEANT4 Monte Carlo (MC) simulations and the Monaco® treatment planning system (TPS). Experimental evaluations were performed using distributions obtained from optical images of PRESAGE® radiochromic polymer dosimeters acquired before and after irradiation. The GEANT4 data were analyzed with a spatial sampling interval of 0,125 mm, the PRESAGE® optical images with a spatial sampling interval of 0,092 mm, and the Monaco® TPS calculations with a grid size of 1,0 mm. A low-cost and reproducible prototype optical readout system was also developed to enable the standardized optical readout of PRESAGE® dosimeters. At the beam-entrance surface of the metal, differences in surface dose ranged from 15% to 33% for GEANT4, from 5% to 24% for PRESAGE®, and from 5% to 12% for the Monaco® TPS. Comparisons performed under identical geometric and methodological conditions showed that the CoCrMo alloy produced greater surface dose differences than Ti6Al4V. At the beam-exit surface of the metal, the surface dose differences for Ti6Al4V ranged from 1,4% to 9,4% in the GEANT4 calculations and from 2,0% to 6,7% in the Monaco® TPS calculations. Surface geometry was found to affect the magnitude, location relative to the metal-gel interface, and spatial extent of the localized dose variations. The GEANT4 and PRESAGE® results showed similarities, particularly in terms of the location and overall distribution trend of the localized dose variations at the beam-entrance surface of the metal. Although the Monaco® TPS demonstrated the overall dose variations, it represented short-range variations near the interface with lower spatial detail. These results demonstrated that implant material, surface geometry, and the position of the implant within the radiation beam should be considered collectively when evaluating localized dose variations at the metal-gel interface. The optical readout system developed within the scope of this thesis enabled dose-related relative optical changes in small-volume PRESAGE® dosimeters with customized geometries to be investigated at high spatial resolution.
Benzer Tezler
- Fantomda, doku içine yerleştirilen protez malzemesinin eksternal ışın tedavisinde doza etkisinin farklı doz hesaplama algoritmaları ve dozimetri ile karşılaştırılması
The effect of prosthesis implant materials on doses in external beam treatment comparison with different dose calculation algorithms and dosimetry in phantom model
DOĞUKAN AKÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KADİR AKGÜNGÖR
PROF. DR. FADİME AKMAN
- Yüksek enerjili x-ışınları üreten lineer hızlandırıcı (Linak) ünitesinde radyasyon doz ölçümleri
The radiation dose measurements on linear accelarator (Linac) unit, produces high energy x-rays
AYSUN İNAL
Doktora
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSKENDER AKKURT
- Hegzagonal bor nitrürün (H-BN) implant malzemesi olarak kullanıldığında radyoterapide doz dağılımına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of hexagonal boron nitride (H-BN)as an implant material on dose distribution in radiotherapy
ASLI BOZKURT
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GAYE ÖZGÜR ÇAKAL
PROF. DR. AYŞE KAŞKAŞ ÖZTEPE
- X-ışını tanısal enerji aralığında polistren esaslı exradin W1 plastik sintilatör dedektörün doz tepkisinin incelenmesi
Investigation of dose response of polystrene based exradin W1 plastic scintillator detector in X-ray diagnostic energy range
NESLİHAN GÖKÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Radyoloji ve Nükleer TıpAnkara ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK YÜCEL
- Bilgisayarlı tomografilerde kullanılan metal artefakt azalımı yazılımlarının radyoterapi tedavilerinde doz dağılımına etkisinin analiz edilmesi
Analyzing the effect of metal artifact reduction software used in computed tomography on dose distribution i̇n radiotherapy treatments
TUĞÇE SEVİM OZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Radyasyon OnkolojisiAnkara ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHADIR SAYGI
DR. ÖĞR. ÜYESİ TAHA ERDOĞAN