Epoksi esaslı doku eşdeğeri fantomların pediatrik radyolojide uygunluğunun incelenmesi
Investigation of suitability of epoxy based tissue equivalent phantoms for pediatric radiology
Yazar: AZİZ SAFİ
Danışman: PROF. DR. HALUK YÜCEL
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı / Sağlık Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine

Özet:
Tıpta iyonlaştırıcı radyasyon, pediatrik enerji aralığında, çocukların tanı ve tedavisi için kullanılmaktadır. İyonlaştırıcı radyasyon, çocuklarda ve ergenlerde, yetişkinlere göre daha yüksek sağlık riski teşkil etmektedir. Diğer yandan, pediatrik radyolojide gerek duyulan iyonlaştırıcı radyasyon seviyesi daha düşüktür. Çocukların ve ergenlerin, iyonlaştırıcı radyasyonun etkilerinden korunması amacıyla, yetişkinlerden farklı değerlendirilmeleri önemlidir. Ayrıca, doku eşdeğeri fantomlarla, kalite kontrolün ve kalite güvencenin sağlanması için gereklidir.
Bu tezin amacı, epoksi esaslı doku eşdeğeri fantomların çocuk ve ergenlerin dokularına eşdeğerliğinin incelenmesidir. Epoksi esaslı, farklı bileşimlerdeki fantomlar, yoğunluk ve pediatrik enerji aralığındaki X-ışınlarını soğurma özellikleri bakımından incelenmiştir. Bu tezde, öncelikle kullanılan fantomların X-ışınlarını soğurma ve transmisyon özelliklerinin belirleneceği bir X-ışını sisteminde, RQR demet kalitesinde X-ışını elde edilebilmesi için gerekli filtreleme çalışması yapılmış ve ardından elde edilen RQR demet kalitesindeki X-ışınlarının RQA demet kalitesini karşıladığı kontrol edilmiştir. Bu amaçla, doz ölçümü için, uygun bir PTW iyon odası tipi bir dedektör kullanılmıştır. Daha sonra CdTe yarı-iletken dedektör ile X-ışınlarının spektrumu elde edilmiş ve spektrum değerlendirmesinden her demet için X-ışınlarının "spektrum ortalama" enerjileri belirlenmiştir.
Daha sonra, her grupta 5 fantom olmak üzere; glandüler/adipose (G/A) oranları %17/83, %31/69 ve %36/64 olan üç grup fantom RQA demet kalitelerinde ışınlanmıştır. Bu fantomların X-ışınlarını soğurma özellikleri, lineer foton zayıflatma katsayıları (µ) ve yarı değer kalınlıkları (HVL) cinsinden belirlenmiştir. Fantomların çekilen tomografik görüntülerinden de Hounsfield birimleri (HU) elde edilmiştir. Uygun inorganik bileşikler, epoksi matrise katkılanarak %10/90 G/A oranında yeni bir fantom üretilmiş ve mevcut fantomlara uygulanan testler bu fantoma uygulanmış, bu fantom için elde edilen sonuçlar, pediatrik enerji aralığına uygunluğunu göstermek için µ, HVL ve HU parametreleri açısından tartışılmıştır.
Bu tezde, 115S108 kodlu TÜBİTAK 1003 projesinin (2015-2017) çıktısı olarak üretilen epoksi esaslı fantomlar da kullanılmıştır ve bu sebepten TÜBİTAK'a teşekkür ederim.

Abstract:
In medicine, ionizing radiation in pediatric energy interval is used for diagnosis and treatment of children for years. Ionizing radiation, forms higher health risk to children and adolescents than adults. On the other hand, the demanded ionizing radiation dose level in pediatric radiology is much lower. Because of these reasons, it is important to evaluate radiation protection of the children and adolescents different from radiation protection of adults. This is also necessary to make quality control and quality assurance by using tissue equivalent phantoms.
The aim of this study is investigation of the equivalence of the epoxy-based phantoms in children's and adolescents' tissues. Epoxy based phantoms, in different qualities, are investigated on their density and quality on absorbing X-rays in pediatric energy range.
In this study, first, the required X-ray beam qualities were obtained by choosing suitable filtration. RQR beam qualities to be used for the irradiations were characterized in the X-ray calibration system installed in radiometric bench. These beam qualities were then used for investigation of epoxy-based phantoms to determine their X-ray absorption properties. Then, it was also checked to obtain RQA X-ray beam qualities according to the standard protocol. To do this, the radiation dose rates were measured by a suitable PTW ion chamber. Then, the average of beam energy was obtained from X-ray spectrum taken by a CdTe semiconductor detector. For each beam quality, the "spectrum average" energy is determined from X-ray spectrum evaluation.
After that, three group of phantoms as the glandular/adipose (G/A) ratios %17/83, %31/69 and %36/64, which every group has five phantoms, are irradiated by RQA quality beams. X-ray absorption properties of these phantoms are determined in form of linear attenuation coefficients (µ) and half value layers (HVL). By tomography scans of the phantoms, the Hounsfield Units (HU) are determined. A new phantom having a G/A ratio of %10/90 was produced from epoxy matrix by adding suitable inorganic substitutes, the obtained results were discussed its suitability in pediatric energy range in terms of µ, HVL and HU parameters.
I am gratefully thankful to TÜBİTAK because I was employed some epoxy based phantom pieces produced from 115S108 coded TÜBİTAK 1003 project (2015-2017) during this thesis study.