Yüksek doz hızlı praseodim-142 brakiterapi kaynağın reaktörde üretilmesi ve seçilen hedef organlara özgü fantomlarda uygulanabilirliğinin dozimetri teknikleri ile incelenmesi
Production of A HİGH dose rate brachytherapy source of praseodium-142 in reactor and the investigation of its applicability on the target organ specific phantoms by use of dosimetric techniques
Yazar: KEREM DURUER
Danışman: PROF. DR. HALUK YÜCEL
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Radyasyon Onkolojisi = Radiation Oncology
Dizin: Brakiterapi = Brachytherapy ; Fantomlar = Phantoms ; Fantomlar-görüntüleme = Phantoms-imaging ; Praseodim = Praseodim ; Radyometri = Radiometry ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Brakiterapi, kanser hastalığının tedavisinde, genellikle radyoaktif kaynakların kullanıldığı dokuda kısa mesafeden yapılan bir tedavi çeşididir.  Son yıllarda, brakiterapi çalışmalarının ana hedeflerinden biri, her organ için özel avantajlar sunan "yeni brakiterapi kaynakları" geliştirmektir. Bu amaçla tezde, daha önce herhangi bir brakiterapi uygulamasında kullanılmamış olan Praseodim-142 radyoizotopu, çizgisel ve disk şeklinde kaynak formları haline getirildikten sonra, İTÜ Triga Mark II araştırma reaktöründe üretilmiştir. Daha sonra çizgisel kaynakların prostat intersitisyel ve disk kaynakların göz yüzeyel brakiterapi model uygulamalarında yüksek doz hızlı brakiterapi kaynağı olarak kullanılabilirlikleri, radyokromik film(RFD) ve plastik sintilatör (PSD) dozimetri tekniklerinin yardımıyla incelenmiştir. Bu çalışmada ilk defa, çizgisel ve disk şeklinde tasarlanıp üretilen Pr-142 kaynakların; NCS14, AAPM TG 60 ve ICRU 72 medikal protokollerde tanımlanmış olan dozimetrik özellikleri radyokromik film ve plastik sintilatör dozimetri yöntemleri ile belirlenmiş ve uygunlukları gösterilmiştir. Üretilen Pr-142 kaynakların hedefte ve riskli organlarda oluşturduğu doz dağılımlarının ölçülebilmesi amacıyla, bu tezde, aynı zamanda prostat grubu (prostat, rektum ve mesane) ve göz grubu (sklera, lens ve optik sinir) organların yaklaşık organ eşdeğeri fantomları üç boyutlu (3D) yazıcı teknolojisi kullanılarak üretilmiştir. Üretilen prostat grubu fantomda intersitisyel, göz grubu fantomda ise yüzeyel brakiterapi uygulamaları gerçekleştirilmiş, hedef ve riskli organlarda Exradin W1 plastik sintilatör dozimetre ile noktasal doz hızları, EBT3 radyokromik film dozimetre ile de iki boyutlu doz dağılımları ölçülmüştür. Elde edilen doz dağılımları çizdirilmiş ve yorumlanmıştır. Geliştirilen fantomlar ve elde edilen doz dağılımları kullanılarak modellenmiş olan farklı brakiterapi uygulamaları ile hem hedef-riskli organ doz değerleri açısından hem de makul tedavi sürelerinin elde edilmesi açısından Pr-142 izotopunun yüksek doz hızlı brakiterapi amaçlı kullanılabilir olduğu bu tez çalışması ile gösterilmiş, elde edilen sonuçlar ve çıkarımlar ayrıntılı olarak tartışılmıştır.
Tez çalışması, "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 İncelenmesi" başlıklı ve 118S616 numaralı TÜBİTAK 1001 projesi kapsamında tam olarak desteklenmiştir.

Abstract:
Brachytherapy is a type of treatment performed at a short distance in tissue, in which radioactive sources are generally used for the treatment of cancer. In recent years, one of the main goals of brachytherapy studies is to develop "new brachytherapy sources" that offer specific advantages for each organ. For this main purpose, in this thesis, Praseodymium-142 radioisotope, which has not been used in any brachytherapy application before, was produced at ITU Triga Mark II research reactor in the form of line and disk-sources. The usability of Pr-142 as a high dose rate (HDR) brachytherapy source was studied in prostate interstitial phantom using line-Pr-142 sources and also in ocular superficial brachytherapy phantom modelling application using disk-Pr-142 sources with the help of radiochromic film(RFD) and plastic scintillator dosimetry(PSD) dosimetry techniques. In this study, for the first time, the dosimetric properties of designed and produced line- and disc-shaped Pr-142 sources were determined by RFD and PSD methods and the suitability of the Pr-142 line and disk sources was shown according to NCS14, AAPM TG 60 and ICRU 72 medical protocols. Additionally, in this thesis, approximate organ equivalent phantoms of the prostate group (prostate, rectum and bladder) and eye group (sclera, lens and optic nerve) organs were produced by using 3D printer technology in order to measure the dose distributions created by the Pr-142 sources in the target and organs at risk. Interstitial brachytherapy phantom applications were experimentally performed in the prostate phantom, and superficial brachytherapy phantom applications were also performed experimentally in the eye phantom. In house-produced organ phantoms, the point-like dose rates were measured by an Exradin W1- plastic scintillator dosimetry and two-dimensional dose distributions were measured with EBT3-radiochromic film dosimetry in the target and organs at risk. The obtained dose distributions were plotted and interpreted. The results showed that the Pr-142 isotope can be used as a HDR brachytherapy purposes both in view of target-organs at risk dose values and of achieving the reasonable treatment periods when different brachytherapy applications were modeled on the presently developed organ-specific phantoms by using obtained dose distributions. The obtained results and their conclusions are discussed in detail.
This thesis is fully funded by the TUBITAK 1001 Project entitled "Production of a high dose rate brachytherapy source of Praseodium-142 in reactor and the investigation of its applicability on the target organ specific phantoms by use of dosimetric techniques" and coded as 118S616.