Medikal lineer hızlandırıcıda sanal foton enerjilerinin dozimetrik tayini
Dosimetric determination of virtual photon energies in medical linear accelerator
Yazar: RECEP SAVAŞ ÇALIŞ
Danışman: PROF. DR. BAYRAM DEMİR ; DOÇ. DR. MURAT OKUTAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Nükleer Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Hızlandırıcılar = Accelerators ; Radyoterapi = Radiotherapy ; X ışını = X ray

Özet:
Medikal Linaklar(Lineer Hızlandırıcılar) genelde 6-15 MV reel enerjilerinde imal edilmektedir. Ya da 10 MV'in dahil olduğu 6-10-15 MV reel enerjilerin olduğu Medikal Linaklarda olabilmektedir.Fakat eklenen her enerji Linak'ın maliyetini arttırmaktadır. Linaktaki enerji sayısının artırmanın bir yöntemi reel enerjilerin farklı oranları ile oluşturulabilecek sanal enerjilerdir. 
Biz bu tez çalışmasında ilk defa reel enerjilerin farklı oranlarda kombinasyonu ile linakta yeterli miktarda sanal foton enerjisi elde edilmeyi ve bu kombinasyonlarla elde edilen sanal enerjilerin dozimetrik olarak Tedavi Planlama verileri ile karşılatırılmasını ve klinik olarak kullanılabilirliğini araştırdık.

Sanal enerji tayinlerinde kullanılan reel enerji katkı oranları (BJR 25'deki 8, 10 ve 12 MV foton enerjilerinin TPR20/10 değerlerini elde edebilmek için) BJR 25 deki 6, 10 ve 15 MV foton enerjilerinin TPR20cm ve TPR10cm değerleri kullanılmıştır. Sanal enerji için elde edilen TPR20/10 değerleri 6 MV için 0.677, 8 MV için 0.713, 10 MV için 0.731, 12  MV için 0.748, 15 MV için 0.763 değerleri bulunmuştur.
Ölçümlerde IAEA-277 ve IAEA-398 nolu raporlarında anlatılan TPR20/10 ölçüm düzeneği kullanılmıştır. Ölçümün ilk aşamasında her biri 1 cm kalınlığında 10 adet RW-3 Katı Su Fantomu plakası tedavi masasına yerleştirildi. Ölçümün ikinci aşamasında her biri 1 cm kalınlığında 10 adet RW-3 Katı Su Fantomu plakası daha üste ilave edildi. Lazerler yardımıyla da set-up yeniden düzenlendi. 
Her bir enerjinin TPR 20/10 değeri,  o enerji için 20 cm de elde edilen toplam TPR20 değerinin 10 cm de elde edilen toplam TPR10 cm değerine bölümü ile elde edilmiştir. Linakta iyon odası ile yapılan sanal enerji tayinleri aynı zamanda TPS ( Tedavi Planlama Sistemi ) yapılarak bu iki farklı sistemden elde edilen değerler kıyaslanabilmiştir. TPS sistemi kurulurken reel enerji için yapılabilen kalite kontrolleri sanal enerjiler içinde yapılabilmiştir. 8 MV Yakın Sanal Enerji için  iyon odası TPR20/10  değeri 0,716 iken TPS TPR20/10  değeri 0,714 olup fark %0.3'tür. Bir diğer örnek ise   12 MV Uzak Sanal Enerji için  iyon odası TPR20/10  değeri 0,744 iken TPS TPR20/10  değeri 0,748 olup fark %0.5'tir. Bu iki farkta kabul edilebilir %2'lik değerden düşüktür. 
Sonuç olarak bu çalışmada, iki foton enerjili (6 MV ve 15 MV)  bir Medikal Linak'ın 3 tane daha sanal foton enerjisi  (8 MV, 10 MV, 12 MV) eklenmesi ile 5 foton enerjili bir Medikal Linak olarak, üç  foton enerjili (6 MV, 10 MV, 15 MV) bir Medikal Linakın ise 2 tane daha sanal foton enerjisi (8 MV ve 12 MV) eklenmesi ile 5 foton enerjili bir Medikal Linak olarak kullanılabilir olduğu ve bu sanal enerjilerin klinikte güvenle kullanılabileceği gösterilmiş oldu.

Abstract:
Medical LINACs are generally produced at 6-15 MV real energy. There are also Medical LINACs at 6-10-15 MV real energies including 10 MV energy. However, the cost of LINACs rises with each additional energy added. One of the methods to increase the number of energies at LINACs is the virtual energies to be generated with different proportions of real energies. 
In this PhD thesis, we obtained, for the first time, a sufficient amount of virtual energy by LINACs with different proportions of real energies, and dosimetrically compared these virtual energies obtained with different proportions with the Treatment Planning data and investigated the clinical usage of these energies. 
The real energy contribution rates used for determining the virtual energies (to obtain the TPR20/10 values of 8, 10 and 12 MV photon energies in BJR 25), are used to obtain the TPR20cm and TPR10cm values of the 6, 10 and 15 MV photon energies in BJR 25. The TPR20/10 values obtained for virtual energies are found as 0.677 for 6 MV, 0.713 for 8 MV, 0.731 for 10 MV, 0.748 for 12 MV, and 0.763 for 15 MV. 
The TPR20/10 measurement assembly as explained in the reports numbered with IAEA-277 and IAEA-398 is used in measurements. In the first phase of the measurement, 10 units of RW-3 solid water phantom plates, each of which has a thickness of 1 cm, are laid onto the treatment table. In the second phase of the measurement, 10 more units of RW-3 solid water phantom plates, with a thickness of 1 cm, are added. By this way, the set-up is rearranged with the help of lasers.
The TPR20/10 values of each energy is obtained by dividing the total TPR20 cm value obtained at 20 cm for that particular energy. Virtual energy assignments carried out by the ion chamber at LINAC are compared with the Treatment Planning System (TPS) data. The quality control checks undertaken for the real energies while setting up the TPS are also undertaken for the virtual energies. The TPR20/10 value for the 8 MV Near Virtual Energy ion chamber is 0,716, while the TPS TPR20/10 value is 0,714, with a difference of 0.3%. Another example is that the TPR20/10 value for the 12 MV Distant Virtual Energy ion chamber is 0,744, while the TPS TPR20/10 value is 0,748, with a difference of 0.5%. Both of these difference rates are lower than 2%, which is the acceptable rate of difference. 
In conclusion, in this study, it is dosimetrically demonstrated that a Medical LINAC is usable with 5 photon energies generated by adding 3 virtual photon energies (8 MV, 10 MV, 12 MV) to a Medical LINAC with 2 photon energies (6 MV and 15 MV), whereas a Medical LINAC is usable with 5 photon energies generated by adding 2 virtual photon energies (8 MV and 12 MV) to a Medical LINAC with 3 photon energies (6 MV, 10 MV, 15 MV), and that these virtual energies can safely be used for clinical treatments.