Klinik lineer hızlandırıcıların su fantomundaki doz dağılımlarının Monte Carlo Yöntemi ile elde edilmesi
Determination of dose distributions for clinical linear accelerators using Monte Carlo Method in water phantom
Yazar: AHMET TARTAR
Danışman: PROF. DR. AHMET CENGİZ
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Doz dağılımı = Dose distribution ; Monte Carlo benzetimi = Monte Carlo simulation ; Radyoterapi = Radiotherapy

Özet:
Radyasyon terapisinde Monte Carlo hesaplamaları için çeşitli kodlarkullanılmaktadır. Bu çalışmada, sudaki doz dağılımlarında Siemens PRIMUS kliniklineer hızlandırıcılardan (LINAC) fotonların fiziksel parametrelerinin etkileri için yenibir Monte Carlo Simülasyon Programı (MCSP) geliştirilmiştir.MCSP, fotonların madde ile etkileşimleri dikkate alınarak yazılmıştır. Buradabaşlıca iki etkileşme dikkate alınmıştır: Compton (inkoherent) saçılması ve fotoelektrikolay. Bir nokta kaynaktan yayınlanarak su fantomu yüzeyine gelen fotonlar,bremsstrahlung ışınlarıdır. Foton takibinin yapılabilmesi için bu fotonların enerjidağılımlarının bilinmesi gerekir. Maksimum enerjisi 6 MeV (6 MV foton modu) olanbremsstrahlung fotonları dikkate alınmıştır. 6 MV foton modunda, yayınlanan fotonlarınenerjileri, Mohan tarafından deneysel olarak elde edilen spektrumdan örneklenmiştir(Mohan ve ark. 1985). MCSP'de doz profilleri ve yüzde derin doz eğrileri 107 parçacıktakip edilerek hesaplanmıştır. Deneysel ölçümler, Siemens PRIMUS lineerhızlandırıcının 6 MV foton ışınları ve 48x48x48 cm3 boyutlu su fantomu kullanılarakyapılmıştır. 6 MV foton ışınları ile kaynak-fantom yüzeyi mesafesi, SSD=100 cm içinyüzde derin dozlar, 3x3, 5x5, 10x10, 20x20 ve 30x30 cm2 alan boyutları için hemMCSP hem de yüksük iyonizasyon odası ile ölçülerek elde edilmiştir. 6 MV fotonışınları için doz profilleri, 3x3, 5x5, 10x10, 20x20 ve 30x30 cm2 alan boyutları ve beşfarklı derinlik, 0, 3, 5, 10 ve 20 cm için hem MCSP hem de deneysel olarak eldeedilmiştir.Simülasyonun doğruluğunu ve performansını incelemek için, ölçülen(deneysel) ve hesaplanan (MCSP) yüzde derin doz eğrileri ve doz profillerikarşılaştırılmıştır. Monte Carlo sonuçları, deneysel sonuçlarımız ile iyi bir uyumgöstermektedir.Anahtar Kelimeler: Monte Carlo Simülasyonu, lineer hızlandırıcılar, yüzde derin doz,doz profili, radyoterapi.

Abstract:
Different codes were used for Monte Carlo calculations in radiation therapy. Inthis study, a new Monte Carlo Simulation Program (MCSP) was developed for theeffects of the physical parameters of photons emitted from a Siemens PRİMUS clinicallinear accelerator (LİNAC) on the dose distribution in water.For MCSP, it was written considering interactions of photons with matter.Here, it was taken into account mainly two interactions: The Compton (or incoherent)scattering and photoelectric effect. Photons which come to water phantom surfaceemitting from a point source were bremsstrahlung photons. It were ought to known theenergy distributions of these photons for following photons. Bremsstrahlung photonswhich have 6 MeV (6 MV photon mode) maximum energies were taken into account. Inthe 6 MV photon mode, the energies of photons were sampled from using Mohan?sexperimental energy spectrum (Mohan at al 1985). For MCSP, Dose (beam) profilesand Percentage Depth Dose (PDD) curves were calculated following simulating about107 histories. The measurements were done using 6 MV photon beams of a SiemensPRİMUS linear accelerator and a 48x48x48 cm3 water phantom. Percentage depth dosesfor 6 MV photon beams were determined by both MCSP and measured with thimbleionization chamber for 3x3, 5x5, 10x10, 20x20 and 30x30 cm2 field sizes at SSD=100cm. Dose profiles for 6 MV photons were determined at five different depths, 0, 3, 5, 10and 20 cm for the reference field sizes of 3x3, 5x5, 10x10, 20x20 and 30x30 cm2 byboth MCSP and measured.In order to investigate the performance and accuracy of the simulation,measured and calculated (MCSP) PDD curves and dose profiles were compared. TheMonte Carlo results were shown good agreement with experimental measurements.Keywords: Monte Carlo simulation, linear accelerator, percentage depth dose, doseprofile, radiotherapy.