Baş boyun kanseri radyoterapi planlamalarında diş implantlarının doz dağılımına etkisinin monte carlo simülasyonu ve dozimetrik yöntemler kullanılarak belirlenmesi
Determination of the effect of dental implants on dose distribution using monte carlo simulation and dosimetric methods in head and neck cancer radiotherapy planning
Yazar: OYA AKYOL
Danışman: DOÇ. DR. TURAN OLĞAR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, baş-boyun radyoterapi planlamasında katı ve kök formunda farklı diş implant malzemelerinin doz dağılımına etkisi katı su fantomu ve kadavradan alınan gerçek insan kafatası (kuru kafa) kullanılarak incelenmiştir. Çalışmada, Zirkonyum (Y-TZP), Zirkonyum oksit (ZrO2), Titanyum (Ti), Titanyum alaşım (Ti-6Al-4V), Alümina (Al2O3) ve Polieter eter keton (PEEK) implantları kullanılmıştır. İmplantların radyoterapi doz dağılımna etkisi, Monte Carlo (MC) simülasyon yöntemi, Eclipse Tedavi Planlama Sistemi (TPS) Pencil Beam Konvülüsyon (PBC) algoritması ve Termolüminesans Dozimetre (TLD) yöntemiyle incelenmiştir. Varian 2300 C/D lineer hızlandırıcısı 6 MV foton demet simülasyonu, EGSnrc tabanlı BEAMnrc MC kodu kullanılarak yapılmıştır. MC simülasyonu ile 6.4 MeV başlangıç elektron enerjisi için elde edilen yüzde derin doz eğrisi ile su fantomu kullanılarak yapılan ölçümlerden elde edilen yüzde derin doz eğrisi arasındaki fark  % 1'den düşük bulunmuştur. Katı su fantomu ile ölçüm sonuçlarına göre, MC simülasyonu ile hesaplanan diş implant malzemenin önündeki doz artışı % 0.4-20.2 aralığındadır ve PBC ile hesaplanan değerlerden olan fark % 0.1-17.2 aralığındadır. Kuru kafa ile ölçüm sonuçlarına göre, PBC algoritması ile hesaplanan doz artışı ile MC ve TLD  yöntemi ile bulunan doz artışı arasındaki  fark sırasıyla, % 0.6-4.5 ve % 1.7-19.8 aralığındadır. Kuru kafa MC simülasyonunda katı su fantomunda olduğu kadar belirgin bir şekilde diş implant malzemelerinin önünde doz artışı gözlemlenmemiştir.. Maksimum ve minimum doz artışı, implantın fiziksel yoğunluğuna bağlı olarak sırasıyla Y-TZP ve PEEK implant malzemeleri için gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, the effect of different dental implant materials of solid and root forms on the dose distribution in head and neck radiotherapy planning was examined using solid water phantom and real human skull (dry head) from cadaver. In this study, Zirconium (Y-TZP), Zirconium oxide (ZrO2), Titanium (Ti), Titanium alloy (Ti-6Al-4V), Alumina (Al2O3) and Polyether ether ketone (PEEK) implants were used. The effect of the implants on radiotherapy dose distribution was investigated by Monte Carlo (MC) simulation method, Eclipse Treatment Planning System (TPS) Pencil Beam Convolution (PBC) algorithm and Thermoluminescence Dosimeter (TLD). Varian 2300 C / D linear accelerator 6 MV photon beam simulation was performed using EGSnrc based BEAMnrc MC code. The difference between the percent deep dose curve obtained for the initial electron energy of 6.4 MeV by MC simulation and the percent deep dose curve obtained from measurements using water phantom was found to be less than 1%. According to the measurement results with solid water phantom, the dose increase in front of the dental implant material calculated by MC simulation is in the range of 0.4-20.2% and the difference from the values calculated by PBC is in the range of 0.1-17.2%. According to the results of dry head measurement, the difference between the dose increase calculated by PBC algorithm and the dose increase found by MC and TLD method is between 0.6-4.5% and 1.7-19.8%, respectively. In dry-head MC simulation, no dose increase was observed in front of dental implant materials as well as in solid water phantom. The maximum and minimum dose increase depending on the physical density of the implant was observed for the Y-TZP and PEEK implant materials, respectively.