Radyoterapide yüksek enerjili foton ve nötron ışınları için zırhlama hesaplama yöntemlerinin karşılaştırılması
Comparison of shielding calculation methods for high energy photon and neutron beams in radiotherapy
Yazar: MUHAMMET MUSTAFA TİNTAŞ
Danışman: PROF. DR. FADİME AKMAN ; YRD. DOÇ. DR. AYŞEGÜL YURT
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Foton = Photon ; Koruyucu malzemeler = Protective materials ; Nötron = Neutron ; Radyasyon = Radiation ; Radyasyon etkileri = Radiation effects ; Radyasyon fiziği = Radiation physics ; Radyasyondan korunma = Radiation-protection ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Zırhlama = Shielding

Özet:
Amaç: Radyasyon, taşıdığı yüksek enerjiden dolayı kontrollü bir şekilde kullanılmadığında somatik veya genetik olumsuz etkilerde bulunabilir. Radyasyondan korunmanın temel ilkelerinden olan zırhlama prensibi gereğince bireylerin etkin dozlarının maksimum izin verilen sınırlarının korunabilmesi adına zırhlama için gerekli duvar kalıklarının belirlenmesinde kullanılan hesaplamaların detaylı bir şekilde incelenmesi amaçlanmıştır.  
Gereç ve Yöntem: Dokuz Eylül Üniversitesi hastanesinde bulanan Siemens Primus cihazları ve Varian Truebeam STx cihazının odalarının zırhlama hesapları için NCRP-151 ve IAEA-47 nolu raporlar kullanılmıştır. Her bir cihaz odası için primer ve sekonder duvarlar belirlenip duvar kalınlığı hesapları yapılmıştır. Ayrıca her oda için labirent girişinde nötron kaynaklı gama ışınlarının ve nötronların oluşturduğu doz hesaplanmıştır. Ölçümler duvarın 0.3m arkasında yapılmıştır ve Geiger-Müller dedektörü kullanılmıştır. Ölçümlerde Siemens Primus cihazı için 40x40 cm2 alan boyutu, 400MU ve 18 MVX enerji, Truebeam STx cihazı için 20x20 alan boyutu, 600MU ve 15 MVX enerji seçilmiştir. Her bir cihaz için iş yükü 400 Gy/hafta(40hasta/günx2Gy/hastax5gün/hafta) olarak belirlenmiştir.
Bulgular: NCRP-151 ve IAEA-47 nolu raporlara göre hesaplanan primer ve sekonder duvar kalınlıkları kendi aralarında ve mevcut duvar kalınlıkları ile karşılaştırılmıştır. Raporlar arasında duvar kalınlığı hesaplamaları için ortalama %21 ±6, kapıdaki eşdeğer doz hesaplamaları için ortalama %25 ±2 farklılık gözlemlenmiştir. IAEA-47 nolu raporla hesaplanan değerler mevcut duvar kalınlıklarına daha yakındır. NCRP-151'e göre Primus-1 cihazı için mevcut duvar kalınlıklarının hesaplanan değerlere göre daha iyi durumda olduğu görülürken, C (primer duvar) duvarında doz sınırının aşıldığı görülmüştür. IAEA-47'ye göre ise D ile belirtilen sekonder duvarın kalınlığı mevcut duvardan 3 cm daha az bulunmuştur. Primus-2 cihazının odası için iki rapora göre de hesaplanan duvar kalınlıklarında sorun görülmezken, C (primer duvar) duvarında doz sınırının aşıldığı gözlemlenmiştir. Truebeam STx cihazı için de benzer şekilde mevcut duvar kalınlıkları hesaplananlara göre daha iyi bulunurken, C (primer duvar) duvarında doz sınırının aşıldığı görülmüştür.
Sonuç: İki raporda da birbirine benzer sonuçların ortaya çıkması ve mevcut duvar kalınlıkları ile uyumu cihazların bulunduğu odaların zırhlamasının yeterli seviyede olduğunu göstermektedir. Ölçümler sonucunda  bazı duvarlarda belirtilen yasal doz sınırının aşıldığı görülse de bu duvarların arkasında bulunan alanların herhangi bir çalışma alanı olmadığı göz önüne alındığında risk teşkil eden bir durumun bulunmadığı saptanmıştır.

Anahtar Sözcükler: Zırhlama, Radyasyondan korunma, Radyoterapi

Abstract:
Objective: Radiation, when used in an uncontrolled manner, may cause hazardous effects by means of somatic and genetic factors due to transfer of high energy. The objective for this study is to investigate the calculational methods used to determine necessary wall thickness values for shielding design in order to maintain dose per se under the recommended maximum limits as required by shielding principle which is one of the fundamentals of radiation protection.
Material and Method: NCRP Report 151 and IAEA Report 47 have been followed for the shielding calculations of rooms with the linear accelerator systems of Siemens Primus and Varian TrueBeam STx. Primary and secondary walls were determined and calculations were made regarding wall thickness values for each linear accelerator room. Besides, neutron-induced gamma dose and neutron dose were calculated at the maze entrance for each room. Geiger-Muller detector was used for the measurements taken from the outside surface of the walls with a distance of 0.3 m. During the measurements, radiation fields of dimensions 40x40 cm2 and 20x20 cm2, dose rates of 400 MU and 600 MU, beam energies of 18-MVX and 15- MVX have been set for Siemens Primus and TrueBeam STx, respectively. Workloads have been assumed to be 400 Gy/week (40 patients/day x 2Gy/patient x 5days/week) for each linear accelerator.
Results: Primary and secondary wall thickness values calculated according to the NCRP Report 151 and IAEA Report 47 have been compared with each other and with the actual wall thickness values. Results for the wall thickness values calculated according to both reports have shown an average difference of 21% ±6, while it is 25% ±2 for the equivalent dose at the door. Results from IAEA Report 47 have been found to be more consistent with the actual wall thickness values. While the actual wall thickness values of Primus-1 room exceeded the calculated values via NCRP-151, it has been observed that dose limits have been violated for the wall C (primary wall). For IAEA-47, the thickness of the secondary wall 'D' has been found to be 3 cm less than its actual value. For the Primus-2 room, wall thickness results from both reports were consistent, while measured dose have exceeded the limits for the wall C (primary wall). Likely, actual wall thickness values were larger than the calculated values for Truebeam STx room, while measured dose exceeded the limits for wall C (primary wall).
Conclusion: Results from both reports, being reasonably close and in consistence with the actual wall thickness values, are proof to a sufficient shielding for the rooms. The results from the measurements regarding some of the walls, however, were found to violate the legal dose limits. Nevertheless, since the areas remaining outside the walls are not occupied frequently at all, there is no condition constituting any risks. 

Keywords: Shielding, Radiation Protection, Radiotherapy