Diagnostik ve mamografik X-ışın demetlerine karşı koruyucu malzemelerin, plakaların ve farklı insan dokularını temsil eden fantomların farklı demet kalitelerinde x-ışınlarını zayıflatma özelliklerinin belirlenmesi
Determination of attenuation properties of protective materials, slabs and phantoms simulating different human organs for various X-ray beam qualities in diagnostic and mammographic energy range
Yazar: EMRE GÜLLÜOĞLU
Danışman: PROF. DR. HALUK YÜCEL
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı / Sağlık Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: PMMA =

Özet:
Son yıllarda, özellikle radyolojik enerji aralığında kullanılan ve radyasyonun olası zararlı etkilerine karşı üretilen koruyucu malzemelerin kullanımı artmıştır. Bu nedenle, iyonlaştırıcı radyasyona karşı hasta dozu ölçülmesi ve radyasyon çalışanlarına koruyucu olarak geliştirilen farklı malzemelerin azalım (zayıflatma) özelliklerinin belirlenmesi önemlidir. Bu tezde, koruyucu malzemelerin azalım özelliklerinin belirlenmesinde, standart bir yöntem test edilmiş ve geçerli kılınmıştır. Örneğin, X-ışınlarına karşı koruyucu malzemelerin kabul testinde, azalım oranı, kurşun eşdeğeri ve doz birikim (build up) faktörünün IEC (International Electrotechnical Commission) protokolüne uygunluğu, kurşun tiroid koruyucu için dar ve geniş X-ışın demetleri (80 kVp ve 100 kVp tüp gerilimlerinde) kullanılarak deneysel olarak gösterilmiştir. Ayrıca, mamografik enerji aralığında (20-35 kVp)   %47 glandüler+%53 yağ dokuya sahip plakanın ve alüminyumun azalım katsayıları belirlenmiştir. Diagnostik enerji aralığında (40-150 kVp) insan dokusunu temsil eden PMMA ve ANSI fantomlarının X-ışın geçirgenlik özellikleri ölçülmüştür. Bir malzemenin azalım katsayısını ve kurşun eşdeğerini belirlerken dar demet şartları sağlanmışken geriye kalan bütün ölçümlerde sadece geniş demet şartları sağlanmıştır. Bu tezde saçılan ışınların X-ışın spektrumuna olan etkisi de farklı dedektörler kullanılarak geniş demet şartlarında ölçülmüştür. Yukarıda bahsedilen organ fantomlarından (PMMA, ANSI) dolayı oluşan saçılan ışın etkisi, sayım dedektörleri (CdZnTe ve NaI(Tl)) ve dijital görüntüleme dedektörü (DRX) kullanılarak yapılan kontrast ölçümleriyle araştırılmıştır. Kontrast ölçümlerinin yanısıra, bu saçılan ışın etkisi sayım dedektörleri kullanılarak yapıldığında dedektör enerji ayırma gücü ölçümleriyle (YYTG ve OYTG değerleri) değerlendirilmiştir. Buna ek olarak, foton saçılma kesirleri demet durdurucu (Beam Stop) fantom ve hava boşluğu gibi farklı teknikler kullanılarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar ayrıntılı biçimde tartışılmıştır.

Anahtar Kelimeler: X-ışınları, koruyucu malzeme, azalım özellikleri, PMMA, ANSI, dar demet, geniş 
demet, kontrast, foton saçılma kesri, YYTG, OYTG, Beam Stop, fantom, hava boşluğu tekniği

Abstract:
In recent years, there has been a significant increase in use of the newly developed protective materials against radiation, especially used for radiologic X-ray energy range which is frequently employed in medical applications. Therefore, there is a great interest in determination of the attenuation properties of  different materials developed for radiation workers? protection against ionizing radiation and measurement of the dose to be given the patient during the medical investigations. In this thesis, a standard method has been tested and validated for the determination of the attenuation properties of any protective materials. For instance, the compatibility of attenuation coefficient, lead equivalent and build-up factor for a lead thyroid protector with an IEC (International Electrotechnical Comission) protocol covering ?protective materials against diagnostic medical X-radiation test? was shown experimentally using narrow and broad X-ray beams at 80 and 100 kVp. As well, attenuation properties of a mamographic slab consisting of %47 glandularity+%53 adipose tissue) and an aluminium sheet were determined in mamographic energy range of 20-35 kVp, respectively. PMMA and ANSI phantoms simulated to a human tissue were used in diagnostic energy range of 40-150 kVp in order to measure their X-ray transmittance properties. Both of the narrow and broad X-ray beam conditions were provided for the determination of lead equivalent and attenuation coefficient of a  material, however, the remaining measurements were carried out only broad beam conditions. In this thesis, the scatter effect on the X-ray spectra was also measured under broad beam conditions by using different detectors. The scatter effect caused by the above mentioned organ phantoms such as PMMA and ANSI were investigated based on the contrast measurements with use of CdZnTe and NaI(Tl) counting detectors and a DRX digital imaging detector. In addition to the contrast measurements, this scatter effect was also evaluated by the detector energy resolution in terms of  FWHM and FWTM in the case of the counting detectors used. Additionally, the scatter fractions were calculated using different methods such as Beam Stop phantom and air gap technique. The obtained results were discussed in detail.

Key Words: X-ray, protective material, attenuation properties, PMMA, ANSI, narrow beam, broad beam, contrast, 
FWHM, FWTM, scatter fraction, Beam Stop, phantom, air gap technique