Brakiterapi tedavisinde kullanılan düşük enerjili gama 
ışınları için heterojen ortamlardaki radyasyon doz 
dağılımlarının mikro ölçekli fantomlar üzerinde Monte 
Carlo yöntemiyle incelenmesi
Assesment of radiation dose distributions in heterogenous media for low energy gamma rays used in brachytherapy treatment by Monte Carlo method on micro scaled phantoms
Yazar: İDRİS KALP
Danışman: DOÇ. DR. GÜLTEKİN YEĞİN
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Nükleer Fizik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Onkoloji = Oncology

Özet:
Üç boyutlu brakiterapi doz hesaplamalarında, voksellere ayrılmış doz
hesaplama geometrilerinin oluşturulması amacıyla, bilgisayarlı tomografi (BT)
görüntülerinden faydalanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, brakiterapi kaynakları için
BT tabanlı fantomların voksel içi materyal heterojenliğine bağlı olarak ortaya çıkması
muhtemel dozdaki belirsizlikleri araştırmaktır. Bu amaçla farklı deney senaryoları
hazırlanmış ve bu senaryoların her birinde, sonsuz büyüklükte bir su ortamı içerisine
tek bir yüksek doz hızlı 192 Ir kaynağı yerleştirilmiştir. Farklı senaryolarda kaynağın
merkezi dik ekseni üzerinde 1 cm veya 0,5 cm uzaklıkta, 1,0x1,0x1,0 mm 3 yada
2,0x2,0x2,0 mm3 boyutlarında hedef hacim bölgeleri belirlenmiştir. Bir hedef bölge
kendi içerisinde 10x10x10 adet kübik alt voksellere bölünmüştür. Hedef hacim
içerisindeki farklı alt voksellere su, hava, akciğer dokusu, kemik dokusu ve adipoz
dokusundan oluşan heterojen materyaller atanmıştır. Başka bir hesaplamada ise, bu
voksellere, kullanılan heterojen materyallerin element bileşimlerinin tümünden oluşan
tek bir materyal yerleştirilmiştir. Hesaplamalar, BrachyDose Monte Carlo kodu
kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ters kare yasasının etkilerini ortadan kaldırmak
amacıyla, r2Dr) değerleri hesaplanmıştır. Sonuçlar, voksel içi materyal
heterojenliklerinin, sırasıyla 1,0x1,0x1,0 mm3 ve 2,0x2,0x2,0 mm3 hedef hacimler
içerisindeki brakiterapi doz dağılımlarında % 3 veya % 5'e varan oranlarda farklılığa
neden olabileceğini göstermiştir.

Abstract:
CT based images are used to reconstruct a voxelized dose calculation geometry
in 3D brachytherapy treatment planning. Our purpose in this study is to investigate
dose uncertainties due to intra-voxel inhomogeneities of CT based phantoms for
brachytherapy sources. In order to achieve this purpose, an HDR 192 Ir source was
placed in a water phantom. A target volume with the dimensions of either
1.0x1.0x1.0mm 3 or 2.0x2.0x2.0mm 3 was located at either 0.5 cm or 1 cm away from
the source center and on the transverse axis of the source. In addition, the target volume
was divided into a grid of 10x10x10 cubic sub-voxels. Heterogeneous media within
the target volume was obtained by filling each sub-voxel with one of 5 different
materials (i.e. water, air, adipose, bone or lung tissue). In another comparison study,
the target volume was filled with only one medium, a kind of material which has an
average elemental composition and mass density over sub-voxels at the other
simulation geometry. BrachyDose Monte Carlo code was used in all dose calculations.
In order to eliminate inverse square dependence, r 2 D(r) values were evaluated. Our
results shows that intra-voxel heterogeneities may result in up to 3% or 5% dose
difference on the brachytherapy dose distributions for either 1.0x1.0x1.0mm 3 or
2.0x2.0x2.0mm 3 target volumes, respectively.