Mikro yapraklı kolimatör sistemlerinin düzleştirici filtreli ve filtresiz 10 MV foton demetleri için monte carlo metoduyla incelenmesi
Investigation of micro leaf collimator systems with monte carlo method for 10 MV photon beams with and without flattening filter
Yazar: DERYA YÜCEL
Danışman: PROF. DR. HATİCE BİLGE BECERİR
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Temel Onkoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektron hızlandırıcısı = Electron accelerator ; Foton = Photon ; Kolimatör sistemleri = Collimator systems ; Monte Carlo Yöntemi = Monte Carlo Method ; Parçacık hızlandırıcılar = Particle accelerators ; Tıbbi fizik = Medical physics ; Çözüm algoritmaları = Solution algorithms

Özet:
Bu çalışmada, EGSnrc Monte Carlo programı kullanılarak HDMLC sistemine sahip Varian TrueBeam STx lineer hızlandırıcısı modellenmiş ve Varian Eclipse tedavi planlama sisteminde AAA ve AXB algoritmaları kullanılarak hazırlanan tedavi planları simüle edilmiştir.
Cihazın modellenmesi sırasında öncelikle MLC içermeyen açık alanlar, sonra MLC'nin jawdan içeride olduğu statik alanlar değerlendirilmiştir. Test için alınan ölçümler Sun Nuclear 3D Scanner su fantomu kullanılarak 100 cm kaynak yüzey mesafesinde (SSD) ölçülmüştür. 
Tüm PDD ve profil değerlendirmelerinde alan boyutu, penumbra ve QI gibi değerlendirme kriterlerinin yanı sıra %2 DD ve 2 mm DTA kriterleriyle yapılan gama analizleri ölçüt alınmıştır. Bir açıklaması olmadıkça, her ölçümün bu değerler içinde yapılan gama analizinde tam uyum göstermesi amaçlanmıştır.
Tedavi planı simülasyonunda, rando fantom görüntüsü üzerinde bir geniş alan serviks ve bir küçük alan sol akciğer 3D konformal planları değerlendirilmiştir. Değerlendirme aşamasında MATLAB ve CERR programlarından faydalanılmıştır.
Tedavi planı değerlendirmelerinde yapı bazlı üç boyutlu gama analizleri kullanılmış; ayrıca DVH karşılaştırmalarından yararlanılmıştır.
Oluşturulan modelin gerçek ölçümlerle çok yüksek bir uyum gösterdiği ve karşılaştırma verilerinin uyumlu olduğu görülmüştür.
Hem serviks hem de akciğer tedavi planlarında EGSnrc modelleriyle AXB algoritması arasında %1 DD ve 1 mm DTA kriterlerinde yüksek, %3 DD ve 3 mm DTA kriterlerinde tam uyum görünmüştür. Ancak, AAA algoritmasının heterojen ortamlarda %1 DD ve 1 mm DTA kriterleri kullanıldığında başarısız olduğu gözlenmiştir.
Çalışmamızda, ölçümlerden ve tedavi planlama sistemlerinden tamamen bağımsız ve yüksek doğruluğa sahip bir Monte Carlo hesaplama yöntemi geliştirilmiştir. Bu sistem sayesinde herhangi bir durumu yüksek bir hassasiyetle modellememiz ve doğrulamamız mümkündür.

Abstract:
In this study, TrueBeam STx linear accelerator and treatment plans which were prepared in Varian Eclipse treatment planning system with AAA and AXB algorithms were simulated using EGSnrc Monte Carlo program.
Firstly, open fields and secondly static fields with MLC which were closed more than jaws were evaluated. Test beams were measured with 100 cm source to skin distance (SSD) via Sun Nuclear 3D Scanner water phantom.
Gamma analysis with 2% DD and 2 mm DTA were accepted as reference besides field size, penumbra and QI for the evaluation of all PDD and profiles. Unless there is a reasonable explain, all the results were expected to be matched under the gamma analysis.
During treatment planning simulation, one large cervix and one small lung 3D conformal plans were evaluated. For the evaluation, MATLAB and CERR software were used.
For the comparations of the treatment plans with the simulations, structure specific 3D gamma analysis methods were used as well as DVH graphics.
Great match between the simulations and real water phantom measurements were observed.
There was good match for 1% DD and 1 mm DTA between AXB and EGSnrc and perfect match for 3% DD and 3 mm DTA. However, it was found that AAA algorithm fails under 1% DD and 1 mm DTA especially on heterogenous environment.
In our study, a highly precise Monte Carlo calculation method which is totally independent from any measurement or treatment planning system was developed. It is possible to simulate or verify any situation precisely.