Üç boyutlu(3d) yazıcıda doku eşdeğeri malzemelerden tek pozisyon statik sağ el fantomu üretilmesi ve elde cilt dozunun plastik sintilatör dozimetre(PSD) yöntemi ile belirlenmesi
Production of single posture-static hand phantom from tissue equivalent materials by printing 3d printer and determination of skin doses on the right hand measuring by plastic scintillator dosimetry(PSD) method
Yazar: CAN GÜNEŞ
Danışman: PROF. DR. HALUK YÜCEL
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı / Sağlık Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Doku = Texture ; Fantomlar = Phantoms ; Sintilasyon sayımı = Scintillation counting ; Sintilatör = Scintillator ; Termoplastik = Thermoplastic ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Medikal ve endüstriyel uygulamalarda, mesleği gereği radyasyonla çalışan kişilerin en fazla kullandığı organı elleridir. Bu nedenle bu tezde, cilt-ekstremite dozunun belirlenmesi amacıyla yumuşak doku eşdeğeri termoplastik PLA malzemeden antropomorfik özelliklerde üretilmiş tek pozisyon statik sağ el fantomu, üç boyutlu(3D) yazıcı ile üretilmiştir. Elin iskeleti kısımları ise, nispeten yüksek atom numaralı inorganik tozların(Ca,Na, S vb.) epoksi karışımıyla kortikal kemik dokusu eşdeğerliği sağlanarak sabit ve tek pozisyonlu sağ-el fantomu üretilmiştir. Bu el fantomu üzerinde cilt dozu,  ilk defa ExradinW1 plastik sintilatör aktif dozimetri sistemiyle ölçülmüştür.
Bu amaçla, mühendislikte sıkça kullanılan CAD (computer aided design) modeliyle antropometrik ölçülerde sağ-el fantom tasarımı yapılmıştır. Tezde, anonim bir erkek insan sağ elinin tek duruşlu hali içi çekilen bilgisayarlı tomografi(BT) üst ekstremite görüntülerinin ImageJ ile yapılan analizlerinden yararlanılarak bir "sağ-el cisim görüntüsü" oluşturulmuştur. Bu cisim görüntüsünden, tek ve sabit pozisyonlu sağ-el fantomunun 3D yazıcı tekniği ile üretilmesi için seçilen PLA malzemesinin öncelikle yumuşak doku eşdeğerliği Houndsfield Unit(HU) ve Half-Value Layer(HVL) parametreleri cinsinden incelenmiştir. Daha sonra el iskeletindeki cortical kemik dokusunu temsilen epoksi esaslı özel bir karşımdan(Ca,Na, S vb. bileşiklerinden  hazırlanan malzemenin doku eşdeğerliği test edilmiştir. Statik sağ-el fantom yapımında; parmaklar bölümü-avuç içi ve bilek olmak üzere iki parçada PLA'dan basıldıktan sonra, epoksi temelli inorganik karışımla doldurularak katılaşması sağlanmıştır. Fantomda üzerinde 17 MBq aktiviteli 90Sr/90Y kaynak ile beta dozu ve bir X-ışın sistemiyle (max.150kVp tüp gerilimi) radyolojik demet kalitelerinde(RQR 5-RQR8) foton dozu yüzeysel doz ve derin doz konumlarında ExradinW1 detektörlü PSD tekniği ile ölçülmüştür. 
Bu tezde, yumuşak doku eşdeğerliği gösterilen ve cortical benzetimi yapılan ve istenilen antropometrik ölçülerde şekillendirilebilen, ısıtma-yapıştırma modelleme(FDM) esasına göre çalışan 3D yazıcı tekniği ile bir sağ-el fantomu üretilmiştir. Yerli imkanlarla üretilen fantomun medikal dozimetride organa özgü kullanılabilirliği, ilk defa ExradinW1 detektörlü PSD tekniği ile anlık doz hızı okumaları yapılarak gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlar, tezde ayrıntılı olarak tartışılmıştır. 
Bu tez çalışması, TÜBİTAK 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:
In medical and industrial applications, the mostly used organ of people who is working with radiation due to their professions is their hands. In this regard, in this thesis, a single posture right-hand phantom having anthropomorphic dimension was first time produced from a soft tissue equivalent thermoplastic PLA material using 3D printer in order to determine skin-extremity dose. The skeleton parts of a single posture and static right hand phantom was produced from an epoxy based mixture of inorganic powders having a relatively high atomic number elements(Ca, Na, S. etc.) to mimicking a cortical bone tissue. The skin doses at the given points defined on the single posture of this right-hand phantom was first time measured for the first time by using an active plastic scintillator dosimetry(PSD)  system with a an ExradinW1 detector. 
In this study, a right hand phantom was modelled by taking into account the anthropometric dimensions, with the help of CAD (computer-aided design), frequently used in engineering. In this thesis, a "right hand object image" was created using ImageJ analysis of the upper extremity images obtained from computed tomography(CT) scans of an anonymous male human right hand. Additionally, the soft tissue equivalence of PLA material was examined in terms of HU and HVL parameters before printing a single posture right hand from the created object images by means of 3D printer. Additionally, the bone tissue equivalence of the material was prepared from an epoxy based- special mixture(Ca, Na, S compounds  etc.) to mimic cortical bone tissue for use in the hand skeleton. In static right-hand phantom construction; after the parts as fingers-palm part and wrist part were printed separately from PLA filament. Then, the parts of whole right-hand phantom were then filled with an epoxy-based inorganic mixture for its solidification. In the right hand phantom, beta dose was created with a 90Sr/90Y beta source having a 17 MBq activity and photon dose was given by an X-ray system (max.150kVp tube voltage) in which we used radiological beam qualities (RQR 5-RQR8), and also the superficial doses and deep doses at different positions were measured by using a PSD with a ExradinW1 detector.
In this thesis, a right-hand phantom was produced with a 3D printer technique based on fused deposition modelling(FDM) in which a soft tissue equivalent PLA can be shaped in desired anthropometric dimensions and filled with then the mimicked cortical tissue mixture. The organ-specific usability of an in-house right hand phantom was firstly demonstrated in medical dosimetry by using a plastic scintillator dosemeter system with an ExradinW1 
This thesis is fully supported by 188S616 coded TÜBİTAK Project titled "Production of Praseodyium-142 source for brachytheraphy 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".