Düzleştirici filtresiz tedavi sistemleri için kalem huzme kerneli geliştirilmesi
Development of pencil beam kernel for flattening filter free treatment systems
- Tez No: 547223
- Danışmanlar: PROF. DR. CEMİL KOCAR, PROF. DR. MEHMET TOMBAKOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Nükleer Mühendislik, Nuclear Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nükleer Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Kalem huzme algoritması radyoterapide radyasyon dozunun hesaplamasında kullanılan hızlı ve güvenli bir yöntemdir. Bu algoritma düzleştirici filtre kullanılarak elde edilen x-ışınlarına göre geliştirilmiştir. Bu çalışmada amaçlanan, düzleştirici filtresiz x-ışını enerjilerinin ışın karakteristiğinden faydalanarak kalem huzme kernellerini geliştirilmek ve geliştirilen bu kerneller ile heterojen ortamlarda etkin çalışacak bir hesap modeli oluşturmaktır. Heterojen ortamlarda doz hesabının her ortama ait kernellerle yapılması amaçlanmaktadır. Düzleştirici filtresiz x-ışını enerjilerinin farklı ortamlardaki doz dağılımı verileri su fantomu ölçümleri ve Monte Carlo benzeşimi ile elde edilmiştir. Monte Carlo benzeşimi için Varian firması tarafından sağlanan faz-uzay verileri kullanılmıştır. Kernel parametrelerini elde etmek için optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Optimizasyonda ceza fonksiyonu olarak gama analizi yöntemi kullanılmıştır. Optimizasyonla elde edilen kernel parametreleri kullanılarak, iki boyutlu ayrık konvolüsyon hesaplaması ile doz dağılımı hesaplanmıştır. Hesaplanan doz dağılımı ile su fantomu ölçümlerinden elde edilen doz profilleri gama analizi yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Hesaplanan doz dağılımı kullanılarak profildeki her bir ölçüm noktasına ait gama değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen kernel ile hesaplanan dozun doğruluğu gama analizi yöntemi kullanılarak üç farklı şekilde kontrol edilmiştir. İlk yöntemde, kernel parametreleri elde etmek için kullanılan profiller ile elde edilen kernel kullanılarak hesaplanan doz profilleri karşılaştırılmıştır. Gama analizi kriterleri 1 mm %1 doz farkıdır ve eşik dozu %10'dur. İkinci yöntemde çok yapraklı kolimatörler ile şekillendirilmiş alanlar kullanılmıştır. Bu alanlardan yapılan ışınlamaların iki boyutlu dedektör aracılığıyla belirli derinliklerde doz haritaları elde edilmiştir. Karşılaştırma kriteri olarak 3 mm %3 doz farkı ve %10 eşik değeri kullanılmıştır. Karşılaştırma sonucunda elde edilen geçme oranları %95'in üstündedir. Üçüncü karşılaştırma yöntemi olarak yoğunluk ayarlı radyoterapi (YART) alanlarının ışınlanmasıyla elde edilen iki boyutlu doz haritaları kullanılmıştır. Karşılaştırmada çok yapraklı kolimatörler ile ışınlanan alanlarda kullanılan kriterler kullanılmıştır. %99'un üzerinde bir geçme oranı elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında kalem huzme algoritması ile ortamda soğrulan doz hesabının yapılabilirliği incelenmiştir. Bu amaçla, farklı homojen ortamlardan elde edilen kerneller ile doz dağılımı hesaplaması yapılmıştır. Heterojen ortamlardaki doz dağılımını hesaplamak amacıyla dikey ve yatay yönde doz dağılımı hesabında kullanılan iki ayrı kernel oluşturulmuştur. Heterojen ortamlar için hesaplama sonucunda elde edilen doz dağılımı, Monte Carlo benzeşimi ile elde edilen doz dağılımı ile gama analizi yöntemi kullanılarak karşılaştırılmış. Yatay düzlemdeki doz dağılımının karşılaştırılmasında kriter olarak 2 mm %2 doz farkı kullanılmıştır. Eşik değeri %10'dur. Karşılaştırma sonucunda %95'in üzerinde geçme oranı elde edilmiştir. İkinci aşamanın ikinci bölümünde geri ve ileri saçılma bileşenleri olan yüzde derin doz modeli önerilmiştir. Farklı fantomlar için kalem huzme algoritması ve Monte Carlo yöntemi ile yüzde derin doz eğrileri elde edilmiştir. Bu eğriler gama analizi yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma kriteri olarak 3 mm %3 doz farklı kullanılarak %95'in üzerinde geçme oranı elde edilmiştir. Sonuç olarak, düzleştirici filtresiz x-ışını enerjilerinde ışın karakteristiği göz önünde bulundurularak kerneller yeniden tanımlanabilir. Bu yeniden tanımlanma ile kerneldeki parametre sayısı azaltılabilir. Böylece hesaplama süresi kısaltılabilir. Ayrıca, ortamda soğrulan doz yaklaşımı kalem huzme algoritmasında kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
Pencil beam algorithm is a fast and accurate method for dose computation at Radiotherapy. This algorithm was developed for filtered x-ray energies. The aim of this study was developing pencil beam kernels by utilizing x-ray characteristics of flattening filter free energy, and build a calculation model working at inhomogeneous medium. It was also purposed to make dose calculation at inhomogeneous medium kernel of each medium. Dose distribution data of flattening filter free x-ray at different mediums were gotten with water phantom measurements and Monte Carlo modeling. Phase-space data provided by Varian were used for Monte Carlo modeling. Optimization method was used to obtain kernel parameters. Gama analysis method was used as penalty function at optimization. Dose distribution was obtained with two dimensional discrete convolutions by using these kernel parameters. Gama values of each measurement points were calculated on dose profile by using calculated dose distribution. Accuracy of dose distributions, which were calculated with evaluated kernels, was controlled with three different methods by using gamma analysis technique. At the first, measured profiles used for kernel evaluation were compared with profiles that were calculated with evaluated kernels. Criteria's of gamma analysis were 1 mm distance to agreement, 1% dose difference and the threshold was 10%. Multileaf collimator shaped fields were used at the second stage of calculation accuracy control. Validity of evaluated kernel was controlled with shaped field with multileaf collimators (MLC) at the second phase. Dose maps of irradiated MLC shaped fields at different depths were measured with two dimensional detector. Criteria's of gamma analysis were 3 mm 3% dose difference criteria and with 10% threshold. Passing ratio of each comparison was found greater than 95%. Acquired dose maps by irradiation of intensity modulated radiation therapy (IMRT) field were used at the third phase of the comparison. Criteria were used at MLC shaped fields were also used in this phase, and a passing ratio greater than 99% were achieved. At the second stage, capability of dose to medium calculation ability of pencil beam algorithm was investigated. Thus, dose distributions were calculated with the kernels evaluated from different homogeneous mediums. In order to calculate dose distributions at heterogeneous medium, two different kernels were prepared for calculate dose distribution at depth and lateral directions. Dose distributions evaluated at heterogeneous mediums pencil beam calculation were compared with dose distributions evaluated with Monte Carlo simulation by using gamma analysis method. Criteria used for comparison of lateral dose distribution were 2 mm 2% with 10% threshold. A passing ratio greater than 95% was achieved. At the second part of the second stage a percentage depth dose calculation model with forward scatter and backward scatter kernel was suggested. Percentage depth dose curves evaluated with pencil beam algorithm and Monte Carlo methods for different phantoms. These curves were compared with gamma analysis method. Passing ratio's greater than 95% were achieved by the criteria of 3 mm 3%. As a result, the kernels can be redefined by considering the beam characteristics of the flattening filter free x-ray energies. With this redefinition, the number of parameters in the kernel can be reduced. Thus, the calculation time can be shortened. In addition, dose to medium approach can be used in the pencil beam algorithm.
Benzer Tezler
- Halcyon linak ve düzleştirici filtresiz geleneksel c kollu linak cihazlarının meme radyoterapisi planlarının karşılaştırılması
Comparison of breast radiotherapy plans with halcyon linac and traditional c-arm linac devices using flattening filter free beams
KUDRET AKÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiSağlık Fiziği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ÇAĞLAR
- Medikal Linac'da düzleştirici filtrelerin foton spektrumlarına etkisinin mcnp 6.2 ile incelenmesi
Investigation of the effect of flattening filters on photon spectra in Medical Linac with MCNP 6.2
DUHA THABET NUAMAN AL-THABET
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiAksaray ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARİF BAŞTUĞ
PROF. DR. ORHAN İÇELLİ
- Baş boyun radyoterapisinde volümetrik ark tedavi tekniği uygulanan hastalarda flattening filter free kullanımının etkisi
The effect of using flattening filter free at volumetric arc therapy in case of head and neck cancers
EZGİ KİRAZ ERGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar ÜniversitesiRadyasyon Onkolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENİS ÖZYAR
- Nazofarenks kanseri tedavisinde düzleştirici filtresiz volumetrik module ark tedavi ile düzleştirici filtreli volumetrik module ark tedavi tekniklerinin karşılaştırılması
The comparison of volumetric modulated arc therapy techniques with flattening filter free and flattening filter beams for the treatment of nasopharyngeal cancer
ÖZNUR TAŞLIYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiTemel Onkoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL ÖZBAY
- Prostat kanserlerinin hacim modülasyonlu ark terapisinde filtreli ve filtresiz ışınların ve PTV boyutunun tedavi planına etkilerinin karşılaştırılması
Comparison of the effects of filtered and unfiltered X-RAY beams and ptv size on the treatment plan in volumetric modulated ARC therapy of prostate cancers
ÇAĞLAR NEBOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Onkolojiİstanbul ÜniversitesiTemel Onkoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE BİLGE BECERİR