Varian truebeam lineer hızlandırıcının elektron kontaminasyonunun Monte Carlo yöntemiyle simülasyonunun yapılması
Simulation of electron contamination of the varian truebeam linear accelerator using Monte Carlo method
Yazar: İSMAİL VOLKAN TEKCAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. KADİR AKGÜNGÖR
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektron = Electron ; Elektron akışı = Electron flow ; Elektron hızlandırıcısı = Electron accelerator ; Hızlandırıcılar = Accelerators ; Monte Carlo benzetimi = Monte Carlo simulation ; Parçacık hızlandırıcılar = Particle accelerators ; Tıbbi fizik = Medical physics

Özet:
Bu çalışmada Dokuz Eylül Üniversitesi Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı'nda bulunan Varian Truebeam lineer hızlandırıcı için megavolt (MV) foton demetlerinde oluşan elektron kontaminasyonunun ortalama % yüzey doz dağılımı ve ortalama % akı dağılımının Monte Carlo simülasyon yöntemiyle hesaplanması amaçlanmıştır.
Bu amaç doğrultusunda öncelikle GEANT4 tabanlı çalışan GAMOS simülasyon yazılımında lineer hızlandırıcı geometrik olarak modellenmiştir. Modelin geçerliliğini test etmek amacıyla SSD=100 cm mesafede 4x4, 10x10, 20x20 ve 30x30 cm2 alan boyutlarında, 6MV, 6MV-FFF, 10MV, 10MV-FFF, 15MV enerjili foton demetleri için PDD ve demet profilleri hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar ölçümlerle karşılaştırılıp modelin geçerliliği değerlendirilmiştir. Daha sonra, modelin değerlendirildiği her alan boyutunda ve foton enerjisinde % yüzey doz dağılımı ve % akı dağılımı x-y düzleminde iki boyutlu olarak Monte Carlo simülasyon yöntemiyle hesaplanmıştır. Ayrıca elde edilen sonuçlar literatürde daha önceden yapılan araştırmaların sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır.
Model değerlendirilmesi için yapılan işlemler sonucunda standart sapmalar, ölçülen ve hesaplan PDD değerleri arasında ortalama % 0.2, ölçülen ve hesaplanan demet profilleri arasında ise ortalama % 0.1 olarak hesaplanmıştır. Öte yandan, tüm voksellerdeki kontamine elektronların % yüzey dozları ve % akı miktarları sırasıyla % 0.01'in altında ve % 0.01 - % 0.3 aralığında bulunmuştur. 
Bu çalışmanın sonucunda elde edilen ikincil elektronların oluşturduğu ortalama % yüzey dozu ve akı miktarları enerji, alan boyutu ve düzleştirici filtrenin kullanımı açısından incelenmiştir. Hesaplanan doz ve akı dağılımları toplam doz ve toplam parçacık akısına rölatif değerlerden oluşmaktadır. Oluşan kontaminasyon elektronlarının % yüzey dozuna katkı sağladıkları görülmüş olup, bu elektronların yüzeydeki akı dağılımları da elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, calculation of mean % surface dose distribution and mean % flux distribution of electron contamination that occurs in the megavoltage photon beams has been proposed using Monte Carlo simulation method for the Varian-Truebeam linear accelerator which is available in Radiation Oncology Department of Dokuz Eylul University.
At first, in accordance with this purpose the linear accelerator was modelled using the GEANT4-based GAMOS simulation software. To test the model validation, PDDs and beam profiles were calculated for 6MV, 6MV-FFF, 10MV, 10MV-FFF, 15MV photon beams at the distance of SSD=100cm and at the field sizes of 4x4, 10x10, 20x20, 30x30cm2. All these calculations compared with measurements and the model validation was evaluated. And then, at the every field sizes and photon beam energies, in which the model were evaluated, % surface dose distribution and % flux distribution of electron contamination was calculated with Monte Carlo simulation method on the x-y plane two-dimensionally. And, obtained results were compared with previous researches.
At the end of the processes that were for model validation, the calculated average standard deviations were 0.2 % and 0.1 % which were between calculated and measured PDDs, and beam profiles respectively. On the other hand, % surface doses and % flux of the contaminant electrons were found under the 0.01 % and the range of 0.01 % - 0.3 %, respectively.
Percentage surface dose distribution and percentage flux distribution of the secondary electron contamination that was achieved at the end of this study were investigated in terms of dependence of the energy, field size and usage of flattening filter. The calculated dose and flux distributions consisted of relative values to the total dose and total number of particles. At this study, it was seem that contamination electrons contributed to the % surface dose, and also in the study, their surface flux distribution was determined.