Examination of general cavity theory for magnesium and titanium doped lithium fluoride (TLD-100) in bone and lung heterogeneities
Kemik ve akciğer heterojen ortamlarında magnezyum ve titanyum katkılı lityum florit (TLD-100) için genel kavite teorisinin belirlenmesi
- Tez No: 360715
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEHRA YEĞİNGİL, DOÇ. DR. BÜLENT AYDOĞAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 175
Özet
Bu çalışma, TLD kullanılarak kemik ve akciğer heterojen ortamlarında doz ölçmek için Burlin genel kavite teorisinin kullanımının doğruluğunu araştırmayı amaçlamıştır. Deneysel verilerin ve Monte Carlo simülasyon verilerinin kombinasyonu kullanılarak elde edilen bir düzeltme faktörü kullanılarak TLD ölçüm dozunu kemik ve akciğer gibi heterojen bir ortamdaki ortam dozuna çeviren bir metot geliştirilmiş ve doğrulanmıştır. Radyoloji fiziğinde kemik ve akciğer gibi en yaygın kullanılan iki heterojen ortam içinde Burlin kavite teorisi doğrulandı. Magnezyum ve titanyum katkılı lityum florit termolüminesans dozimetreler (TLD-100) için kemik ve akciğer heterojen ortamları baz alınarak (f)ortam/TLD un teorik hesaplamaları, deneysel analizleri ve Monte Carlo simülasyonları yapılmış ve karşılaştırılmıştır. Deney düzeneği kemik, akciğer ve su fantomunda 6 MV foton demeti ile ışınlanmış üç farklı kalınlıkta (0.015, 0.038 ve 0.089 cm) TLD'leri içermiştir. Monte Carlo simulasyonundan elde edilmiş ve bu çalışmada önerilen (f)su/TLD değerleri TLD deki dozun ortamdaki doza çevirilmesi için deneysel sonuçlara uygulandı. Aynı deneylerin Monte Carlo simülasyonları BEAMnrc yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Burlin genel kavite teorisinin teorik hesaplamaları daha önceki benzer çalışmalarda önerilen 6 farklı etkin kütle zayıflatma katsayısı (β) ve 3 farklı elektronun kavite boyunca ortalama yol uzunluğu (g) gibi parametrelerin 18 kombinasyonu için gerçekleştirilmiştir. Teorik, deneysel ve MC ile elde edilen (f)ortam/TLD değerleri karşılaşırılmıştır. Son olarak, heterojenite düzeltme modelinin doğruluğunu sınamak amacı ile genellikle tedavi planlama sistemi (TPS) süresince kullanılan deneysel düzenek için kemik ve akciğer içerisinde Burlin kavite teorisi ile elde edilen (f)su/medium faktörleri Monte Carlo simülasyonuyla karşılaştırılmıştır. Teorik (f)mortam/TLDfaktörleri hem kemik hem de akciğerde Monte Carlo analizlerin (SD=0.1%) %1'i içerisindeki tekrarlanabilir değerler ile elde edilen 18 durum için hesaplanmıştır. İnce, orta ve kalın TLD'ler için sırasıyla 0.833, 0.837 ve 0.840 cm olarak Monte Carlo ile hesaplatılmış (f)su/TLD faktörleri kemik ve akciğer heterojen ortamlarındaki deneysel TLD okumalarını çevirmek için kullanılmıştır. TLD kalınlığı arttırıldığında (f)ortam/TLD faktörü kemik için kısmen azalırken, akciğer için ise kısmen artmıştır. Fakat sonuçların analizine göre kemik ve akciğer içerisinde TLD kalınlığının artmasıyla (f)ortam/TLD faktöründe istatistik açıdan önemli bulunacak bir değişim gözlenmemiştir. 0.089 cm lik TLD ler kullanılarak kemik ve akciğer için teorik olarak ve MC ile hesaplanmış olan (f) su/medium değerleri arasındaki standart sapma sırasıyla % 0,1 ve % 1,3 olarak hesaplanmıştır. Burlin kavite teorisinin uygulamaları farklı materyaller içerisinde yaygın olarak çalışılmıştır fakat medikal uygulamalarda doz doğruluğu ile ilişkili olan kemik ve akciğer ortamlarında çalışılmamıştır. Bu çalışma kemik gibi yüksek atom numarasına (Z) sahip materyallerdeki doz dönüşümü için MC simülasyonu ile elde edilen (f)_su/medium faktörünü önerir. TLD dozunu ortam dozuna çevirmede kullanılan (f)su/mediumfaktörü deneysel doz ölçümleri ile Monte Carlo hesaplamalarının kombinasyonu kullanılarak hesaplanmıştır. Geliştirilen metotla hesaplatılan f faktörleri teorik ve Monte Carlo sonuçları ile oldukça uyumlu çıkmıştır. Medikal fizik çalışmalarında sıkça karşılaşılan iki heterojen ortam olan: kemik ve akciğer içerisindeki TLD ler için Burlin cavity theorisinin doğru olduğu bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis is to examine the accuracy of Burlin general cavity theory in bone and lung heterogeneities when measuring dose using TLDs of various thicknesses. A practical framework to convert the dose to TLD to the dose in medium using a correction factor is developed and verified. Burlin cavity theory is verified in bone and lung, the most relevant heterogeneities in radiological physics. Theoretical calculations, experimental measurements and Monte Carlo simulations of (f)medium/TLDwere performed and compared for LiF: Mg,Ti (TLD-100) in bone and lung. Experimental setup included TLDs of three common thicknesses (0.015, 0.038 and 0.089 cm) that were irradiated in bone, lung, and water phantoms with 6 MV photon beam. (f)water/TLD is applied to convert the dose to TLD to the dose to medium, for which this study propose to use the Monte Carlo calculated values. Monte Carlo simulations of the same experiments were performed using BEAMnrc software. Theoretical calculations of Burlin general cavity theory were performed for 18 combinations of parameters including 6 different mass effective attenuation coefficient (β) and three different average path length of electrons across the cavity (g) which had been suggested in the previous studies. In the final step, (f)water/mediumfactors calculated with Burlin cavity theory were compared with MC simulation factors in bone and lung for an experimental setup generally being used during treatment planning system (TPS) commissioning in order to verify heterogeneity correction models. Theoretical f ((f)bone/TLD, ((f)lung/TLD) factors calculated for 18 combinations agreed well to each other and fall within 1% deviation to that of Monte Carlo analysis for both bone and lung (SD = 0.1%) heterogeneities. ((f)water/TLD factors of 0.833, 0.837 and 0.840 cm thick TLDs were used to convert the experimental TLD readings in bone and lung heterogeneities within the conversion framework being calculated with MC simulation. The f factor for bone was observed as decreases slightly for bone while it increases slightly for lung with increasing TLD thicknesses. In regard to the analyzes of results there were no statistically significant change in f factors with TLD thicknesses. The standard deviation differences between the MC simulations and theoretical calculations (f)water/medium factors for bone and lung using 0.089cm TLDs were 0.1% and 1.3%, respectively. The TLD measurements that were converted using theoretically calculated(f)water/medium factors have good agreement within 1% with the MC simulations for the experimental set up for both lung and bone. In order to achieve a systematic comparison in different materials Burlin Cavity theory was chosen as it is adaptable to bone and lung which haven't been studied yet or dose verification in medical applications. Instead of Burlin cavity theory for TLDs, we derived and verified a new framework to convert dose to medium. The results for bone and lung were in good agreement when compared with MC simulations and theoretical calculations. This study suggests that(f)water/medium simulated by MC can be used for dose to medium conversion especially in high Z materials such as bone. Burlin cavity theory for TLDs inserted in bone and lung, the two most relevant heterogeneity in medical physics, was found to be accurate within the uncertainties.
Benzer Tezler
- Yüzeye yakın saçıcıların saçılmış yüzey dalgaları ile görüntülenmesi
Imaging near-surface scatterers by scattered surface waves
SERDAR DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE KAŞLILAR
- Plastik ürün tasarım ilkeleri
Principles of plastic product design
M.ALPER ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA AKKURT
- Saçıcıların elastik dalga saçılımı ile görüntülenmesi
Imaging of scatterers through elastic wave scattering
UTKU HARMANKAYA
Doktora
Türkçe
2023
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE KAŞLILAR ŞİŞMAN
- Alümina fiber takviyeli Al-si metal matriksli kompozitlerin üretimi ve mikroyapı-özellik ilişkilerinin incelenmesi
production of alumina fiber reinforced Al-si metal matrix composites and the investigation of their microstructure-propetry relation ships
HATEM AKBULUT
- Periodontal hastalığı olan bireylerde ağız kokusu varlığı, derecesi ve farkındalığının değerlendirilmesi ve periodontal parametreler ile ilişkisinin incelenmesi
Examination of the relationship between existence, degree, self-perception of halitosis and periodontal parameters in periodontally compromised patients
HATİCE ALPAY
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2015
Diş HekimliğiHacettepe ÜniversitesiPeriodontoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK DEMİRALP