Düzleştirici filtresiz tedavi sistemleri için kalem huzme kerneli geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nükleer Enerji Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MEHMET ERTUĞRUL ERTÜRK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Cemil Kocar
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kalem huzme algoritması radyoterapide radyasyon dozunun hesaplamasında kullanılan hızlı ve güvenli bir yöntemdir. Bu algoritma düzleştirici filtre kullanılarak elde edilen x-ışınlarına göre geliştirilmiştir. Bu çalışmada amaçlanan, düzleştirici filtresiz x-ışını enerjilerinin ışın karakteristiğinden faydalanarak kalem huzme kernellerini geliştirilmek ve geliştirilen bu kerneller ile heterojen ortamlarda etkin çalışacak bir hesap modeli oluşturmaktır. Heterojen ortamlarda doz hesabının her ortama ait kernellerle yapılması amaçlanmaktadır. Düzleştirici filtresiz x-ışını enerjilerinin farklı ortamlardaki doz dağılımı verileri su fantomu ölçümleri ve Monte Carlo benzeşimi ile elde edilmiştir. Monte Carlo benzeşimi için Varian firması tarafından sağlanan faz-uzay verileri kullanılmıştır. Kernel parametrelerini elde etmek için optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Optimizasyonda ceza fonksiyonu olarak gama analizi yöntemi kullanılmıştır. Optimizasyonla elde edilen kernel parametreleri kullanılarak, iki boyutlu ayrık konvolüsyon hesaplaması ile doz dağılımı hesaplanmıştır. Hesaplanan doz dağılımı ile su fantomu ölçümlerinden elde edilen doz profilleri gama analizi yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Hesaplanan doz dağılımı kullanılarak profildeki her bir ölçüm noktasına ait gama değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen kernel ile hesaplanan dozun doğruluğu gama analizi yöntemi kullanılarak üç farklı şekilde kontrol edilmiştir. İlk yöntemde, kernel parametreleri elde etmek için kullanılan profiller ile elde edilen kernel kullanılarak hesaplanan doz profilleri karşılaştırılmıştır. Gama analizi kriterleri 1 mm %1 doz farkıdır ve eşik dozu %10'dur. İkinci yöntemde çok yapraklı kolimatörler ile şekillendirilmiş alanlar kullanılmıştır. Bu alanlardan yapılan ışınlamaların iki boyutlu dedektör aracılığıyla belirli derinliklerde doz haritaları elde edilmiştir. Karşılaştırma kriteri olarak 3 mm %3 doz farkı ve %10 eşik değeri kullanılmıştır. Karşılaştırma sonucunda elde edilen geçme oranları %95'in üstündedir. Üçüncü karşılaştırma yöntemi olarak yoğunluk ayarlı radyoterapi (YART) alanlarının ışınlanmasıyla elde edilen iki boyutlu doz haritaları kullanılmıştır. Karşılaştırmada çok yapraklı kolimatörler ile ışınlanan alanlarda kullanılan kriterler kullanılmıştır. %99'un üzerinde bir geçme oranı elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında kalem huzme algoritması ile ortamda soğrulan doz hesabının yapılabilirliği incelenmiştir. Bu amaçla, farklı homojen ortamlardan elde edilen kerneller ile doz dağılımı hesaplaması yapılmıştır. Heterojen ortamlardaki doz dağılımını hesaplamak amacıyla dikey ve yatay yönde doz dağılımı hesabında kullanılan iki ayrı kernel oluşturulmuştur. Heterojen ortamlar için hesaplama sonucunda elde edilen doz dağılımı, Monte Carlo benzeşimi ile elde edilen doz dağılımı ile gama analizi yöntemi kullanılarak karşılaştırılmış. Yatay düzlemdeki doz dağılımının karşılaştırılmasında kriter olarak 2 mm %2 doz farkı kullanılmıştır. Eşik değeri %10'dur. Karşılaştırma sonucunda %95'in üzerinde geçme oranı elde edilmiştir. İkinci aşamanın ikinci bölümünde geri ve ileri saçılma bileşenleri olan yüzde derin doz modeli önerilmiştir. Farklı fantomlar için kalem huzme algoritması ve Monte Carlo yöntemi ile yüzde derin doz eğrileri elde edilmiştir. Bu eğriler gama analizi yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma kriteri olarak 3 mm %3 doz farklı kullanılarak %95'in üzerinde geçme oranı elde edilmiştir. Sonuç olarak, düzleştirici filtresiz x-ışını enerjilerinde ışın karakteristiği göz önünde bulundurularak kerneller yeniden tanımlanabilir. Bu yeniden tanımlanma ile kerneldeki parametre sayısı azaltılabilir. Böylece hesaplama süresi kısaltılabilir. Ayrıca, ortamda soğrulan doz yaklaşımı kalem huzme algoritmasında kullanılabilir.