PLA malzemeden yapılmış göz fantomunda radyokromik film dozimetri tekniği kullanarak 142PR beta doz dağılımının incelenmesi
Investigation of 142PR beta dose distribution in pla-made eye phantom BY using radiochromic film dosimetric technique
Yazar: MERVE KAYAN GENÇ
Danışman: PROF. DR. HALUK YÜCEL
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı / Sağlık Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Brakiterapi = Brachytherapy ; Nötron aktivasyon analizi = Neutron activation analysis ; Radyasyon dozajı = Radiation dosage ; Radyometri = Radiometry ; Radyoterapi = Radiotherapy

Özet:
Brakiterapi, belirli bir hacme ve aktiviteye sahip radyoaktif kaynağın (katı veya sıvı) vücut içerisine yerleştirilmesiyle uygulanan vücut içinden (internal) yapılan radyoterapidir. Günümüzde, insan vücuduna biyo-uymlu, doz etkinliği yüksek, istenilen dozu sadece kanserli dokuya aktararak, sağlıklı dokuların korunduğu ve nispeten kısa ömürlü yeni beta kaynaklarının geliştirilmesi araştırılan bir konudur. Bu tez çalışmasında, İTÜ Triga Mark II 250kW araştırma reaktöründe üretilmiş disk şeklindeki 142Pr (yarı ömrü:19,12 saat) beta kaynağının, doku eşdeğeri PLA malzemeden 3D yazıcıyla imal edilen bir göz fantomuna verdiği doz ve bu fantom üzerindeki doz dağılımı radyokromik film dozimetri (RFD) tekniği ile incelenmiştir. 142Pr şimdiye kadar brakiterapi alanında radyoaktif kaynak olarak henüz hiç kullanılmamış olmasına rağmen, orta doz hızlı veya yüksek doz hızlı brakiterapi kaynak olarak oftalmik kanser tedavilerinde kullanılma potansiyeli yüksektir. Bunun nedeni yüksek beta doz dönüşüm katsayısının (0,810 MeV∙Bq-1∙s-1) ve yumuşak dokudaki ortalama menzilinin (2-11 mm)  brakiterapi uygulamaları için uygun olmasıdır. Bu tezde, yaklaşık 250 mg Pr2O3 toz formundan disk olarak preslenerek hazırlanan 13 mm çapındaki peletin 25 dakika ışınlamayla, 357,3±%3,5 MBq başlangıç aktivitesi üretilmiştir. Radyokromik film dozimetri (RFD) yöntemiyle, disk şeklindeki kaynakların homojensizliği NCS 14 ve ICRU 72 protokollerine göre %22-25, kaynağın 0,80xR50 bölgesinde ortalama yarıçapı (R50) 6,0-11,8 mm olarak belirlenmiştir. Aynı protokollere göre kaynak gücü, RFD tekniği kullanılarak ölçülmüştür. Ölçülen bu değerler sonucunda, P-9 kodlu 142Pr disk kaynağın üretiminden 1 gün sonraki doz hızının 9,8-10,2 Gy/h olması da, üretilen kaynağın orta doz hızlı(MDR) brakiterapi kaynak şartlarını sağladığını göstermiştir. PLA malzemeden 3D yazıcıyla basılan göz fantomunun üstüne, lense ve gözün arkasına yerleştirilen 142Pr disk kaynağın verdiği doz dağılımı, EBT3 radyokromik fimler kullanılarak incelenmiştir. RFD yöntemiyle EBT3 film kullanılarak göz fantomunda belirlenen 142Pr kaynak doz dağılımı, Monte Carlo simülasyonu sonuçlarıyla da belirli bir uyum sergilemiştir. Tezde elde edilen bulgular ayrıntıda tartışılmıştır.

Bu tez çalışması, Tübitak 118S616 kodlu "Brakiterapi amaçlı Praseodim-142 kaynağın araştırma reaktöründe üretilmesi ve yeni geliştirilecek göz ve prostat organ spesifik fantomlarda verilen doz dağılımının plastik sintilatör ve radyokromik film dozimetrik tekniklerle incelenmesi" başlıklı proje tarafından desteklenmiştir.

Abstract:
Brachytherapy is an internal radiotherapy applied by using a radioactive source (solid or liquid) with a certain activity placed into the body. Today, the development of new beta sources that are biocompatible with the human tissue, and having high dose efficiency, by transferring the desired dose only to the cancer tissue, protecting healthy tissues and relatively short-lived beta resources is investigated. In this thesis study, the dose given by a disk-shaped 142Pr (half-life:19.12 hours) beta source produced in ITU Triga Mark II 250kW research reactor to an eye phantom made of tissue-equivalent PLA material with a 3D printer and the dose distribution on this phantom were determined by radiochromic film dosimetry (RFD) technique. Although 142Pr has never been used as a radioactive source in the field of brachytherapy, it has a high potential to be used in ophthalmic cancer treatments as a medium dose rate (MDR) or high dose rate (HDR) brachytherapy resource. The reason for this is that the high beta dose conversion coefficient (0.810 MeV∙Bq-1∙s-1) and the mean range in soft tissue (2-11 mm) of 142Pr are suitable for brachytherapy applications. In this thesis, an initial activity of 357.3 ± 3.5% MBq was produced by irradiating a 13 mm diameter pellet prepared by pressing approximately 250 mg of Pr2O3 powder as a disc. With the radiochromic film dosimetry (RFD) method, the non-homogeneities of the disc sources was determined to be 22-25% and the average radius (R50) was calculated 6.0-11.8 mm at 0.80xR50. According to NCS 14 and ICRU72 protocols, the source strength was measured by using RFD technique. From these measured values, it is demonstrated that the produced source can be regarded as medium dose rate (MDR) brachytherapy source because its dose rates of P-9 disc 142Pr source is determined to be 9.8-10.2 Gy/h after one day is elapsed from the production time.  The dose distribution of a 142Pr disc source was, respectively, placed on the eye phantom (made from PLA by 3D printer), at the lens position and at back side  and then the dose distributions on the phantom was investigated by EBT3 films. The doses on the phantom regions measured by RFD were also compared with those calculated from Monte Carlo simulation within reasonable agreement. In this thesis, the obtained results are discussed in detail.

This thesis is fully supported by 118S616 coded Tübitak project titled "Production of Praseodyium-142 source for brachytherapy in a research reactor and investigation of dose distributions in newly developed eye and prostate organ-specific phantoms by plastic scintillator and radiochromic film dosimetric techniques"