CONS3R parça modülü

Bu modül, referans düzlemden olan uzaklık, kalınlık ve yarıçap değerleri kullanılarak silindirik bir malzeme tanımlamakta kullanılır. Mevcut versiyonları sadece konveks olarak tanımlamaya izin vermektedir (ġekil 2.22) (Rogers vd. 2009).

ġekil 2.22 CONS3R parça modülü

44 2.15.1.3 FLATFILT parça modülü

Bu modül, düzleĢtirici filtre tasarımları gibi karmaĢık yapılar için kullanılır. Demet ekseni etrafında dairesel olarak simetriktir (ġekil 2.23) (Rogers vd. 2009).

ġekil 2.23 FLATFILT parça modülü

2.15.1.4 CHAMBER parça modülü

Bu modül, en üst ve en alt tabakaları farklı kalınlık ve malzemeden üretilen paralel plakalı iyon odalarının modellenmesinde kullanılır. Bu modül, silindiriktir ve su fantomundaki merkezi eksen doz değerlerini elde etmek için de kullanılabilir (ġekil 2.24) (Rogers vd. 2009).

45

ġekil 2.24 CHAMBER parça modülü

2.15.1.5 MIRROR parça modülü

Bu modül, hızlandırıcıdaki aynanın modellenmesi için kullanılır. Z eksenine göre bir açısı olabilir. Tabaka sayıları ve bu tabakaların kalınlıkları, aynanın üretildiği malzeme gibi bilgiler değiĢebilir. Ayna hava ile çevrelenmektedir. MIRROR modülünün dıĢ sınırı, demet eksenine göre karesel olarak simetriktir (ġekil 2.25) (Rogers vd. 2009).

ġekil 2.25 MIRROR parça modülü

46 2.15.1.6 JAWS parça modülü

Bu modül, kolimatörlerde kullanılan çene çiftlerinin modellenmesinde kullanılır. Z eksenine göre jawların iç yüzeyinin açısı tanımlanır. Farklı kalınlık ve farklı malzemeden üretilebilirler. Çeneler, X veya Y yönünde açılabilmektedir. Demet eksenine göre karesel simetriktirler (ġekil 2.26) (Rogers vd. 2009).

ġekil 2.26 X ve Y çene çiftlerinden oluĢmuĢ JAWS parça modülü

Lineer hızlandırıcıya ait, tüm parça modülleri tanımlandıktan sonra simülasyon tamamlanmıĢ olur.

2.15.2 Faz uzay dosyaları

BEAMnrc programının çıktıları faz uzay dosyalarıdır. Bir faz uzay dosyası, kayıt düzlemine geçen her bir parçacık için parçacık pozisyonu, yönü, yükü, enerjisi ve konumu gibi verileri içermektedir. Faz uzay dosyaları, istenilen her bir kayıt düzlemi için oluĢturulabilir. BEAMnrc kodu ile oluĢturulan faz uzay dosyası aĢağıdaki parametreleri içermektedir (Rogers vd. 2009).

47

MODE RW: Bir dosya modudur. Bu mod, MODE0 ya da MODE2 olabilir. Bu mod, parçacıkların en son etkileĢim yaptıkları pozisyonu belirten ZLAST değerinin girip girilmemesi belirler.

NPPHSP: Dosyadaki toplam parçacık sayısıdır.

NPHOTPHSP: Dosyadaki toplam foton sayısıdır.

EKMAXPHSP: Dosyada depolanan parçacıkların maksimum kinetik enerjisidir.

EKMINPHSPE: Minimum elektron kinetik enerjisidir (MeV).

NINCPHSP: Faz uzay dosyası oluĢturmak için gerçek kaynaktan gelen parçacık sayısıdır.

Faz uzay dosyasında bir parçacıkla ilgili her bir kayıt, aĢağıda sıralanan parametreleri içermektedir:

LATCH, E, X, Y, U, V, WT, (ZLAST)

LATCH parçacık yükünü (IQ), parçacığın kayıt düzlemini kaç kez geçtiğini (NPASS), ve parçağı izlemek amacıyla parçacığın geçmiĢi ile ilgili bilgiyi içerir.

E: parçacığın toplam enerjisidir.

X: parçacığın X yönündeki pozisyonudur (cm).

Y: parçacığın Y yönündeki pozisyonudur (cm).

U: X yönünün kosinüsüdür.

BEAMnrc kodu ile oluĢturulan dosyalar DOSXYZnrc programında girdi olarak kullanılır. Girdi dosyaları, doz dağılımı elde edilmesini sağlayan dosyalardır.

48 2.15.3 DOSXYZnrc kodu

DOSXYZnrc, üç boyutlu olarak soğurulan doz hesaplamalarını yapabilen bir MC EGSnrc kodudur. 1986 yılında Rogers tarafından voksellerde depolanan enerjiyi hesaplamak için geliĢtirilen bir MC kodudur. Kartezyen koordinatlarda iĢlem yapabilen bir koddur. Programın temeli BEAMnrc kodu ile aynıdır. Ortamda yol alan foton ve elektronları simüle eder ve belirlenen vokseller içerisinde depolanan enerjiyi hesaplar.

Simülasyon yapabilmek için ilk olarak bir girdi dosyası seçilir veya hazırlanır. Ardından simülasyonda kullanılacak malzemelerle ilgili bilgileri içeren dosya seçilir.

Simülasyonu yapılacak olan ortamın boyutları vokseller halinde tanımlanır.

Simülasyona radyasyon kaynağı sağlayacak olan bir faz uzay dosyası tanıtılır ya da hazır bir kaynak dosyası tanımlanır. Ġlgilenilen bölgedeki vokselleri belirleyip oradaki dozlarının oluĢturulmasını sağlar.

Simülasyon için kullanılacak hazır radyasyon kaynakları sayısı 10 adettir ve aĢağıda sıralanmıĢtır (ICRU 1999).

 Önden gelen paralel dikdörtgensel demet (isource = 0)

 Herhangi bir yönden gelen paralel dikdörtgensel demet (isource = 1)

 Parçacıkları herhangi bir yönden gelen faz uzay kaynağı (isource = 2)

 Önden gelen noktasal kaynak (isource = 3)

 Parçacıkları herhangi bir yönden gelen demet karakterizasyon modeli (isource = 4)

 Ġsotropik olarak ıĢınım yapan paralel plaka kaynağı (isource = 6)

 Birçok açıdan gelen paralel dikdörtgensel kaynak (isource = 7)

 Birçok açıdan gelen faz uzay kaynağı (isource = 8)

 Tüm BEAM tedavi kafası simülasyonu kaynağı (isource = 9)

 Birçok açıdan gelen tüm BEAM tedavi kafası simülasyonu kodu (isource= 10)

49

ġekil 2.27 DOSXYZnrc kodu örneklemesi

DOSXYZnrc kodu, pozitron, elektron ve fotonların ortam içerisinde taĢınması için kullanılabilir. Yüklü parçacık için, bremsstrahlung, pozitron yok olması, elektron-elektron ve elektron-elektron-pozitron saçılımlarını; fotonlar için compton saçılımı, koherent saçılım, çift oluĢumu ve fotoelektrik olayını; uyarılmıĢ atomların meydana getirdiği floresan ıĢınlarını ve auger elektronları da modelleyebilir. 1 keV ve GeV aralığında kinetik enerjiye sahip tüm yüklü parçacık ve fotonların modellemesinde kullanılabilir (Rogers vd. 2009).

2.15.4 Tesir kesit bilgileri-PEGS4

Kullanılan malzemelerin tesir kesitleri, EGSnrc programındaki 521icru.pegs4dat ve 700icru.pegs4dat dosyalarında bulunmaktadır. 521icru.pegs4dat dosyası, 0.521 MeV‟

den 55 MeV‟e kadar düĢük enerjili elektronlarla ilgili bilgileri içermekteyken 700.icru.pegs4dat dosyası ise 0.7 MeV‟den 55 MeV‟e kadar olan elektron enerjileri ile ilgili olan bilgileri içermektedir. Her iki dosyada da düĢük foton enerjisi 0.01 MeV iken üst değer 55 MeV‟dir. Bu veriler, ICRU 37 raporundaki yoğunluk düzeltmelerini temel almaktadır. Ayrıca bazı malzemelerin fiziksel ve kimyasal özellikleri dikkate alınarak bu dosyalara eklenebilir (ICRU Report 1999, Rogers vd. 2009).

50 2.15.5 CTCREATE programı

DOSXYZnrc kodu, CTCREATE programını kullanarak tomografiden gönderilen görüntüyü fantom olarak kullanabilir. Bu teknik, klinikte oluĢan gerçek bir durumda oluĢabilecek doz dağılımının simülasyonunu yapmakta kolaylık sağlar. BT görüntüleri DICOM dosyası Ģeklinde aktarılır. Bu dosya, CTCREATE programı ile HU değerlerine dönüĢtürülebilir. Bu program kodu ile istenilen voxel, istenilen malzeme (Walters ve Rogers 2002) ve yoğunlukta oluĢturulabilir ve istenilen enerji seçilerek doz hesabı yaptırılabilir. Kullanıcı, parçacık sayısını, istatiksel sınırlamalarını, enerji kaybını, kesilme enerjilerini belirleyebilir (Walters ve Rogers 2002).

51 3. MATERYAL ve YÖNTEM

3.1 Malzemelerin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri

Tez çalıĢmasının ilk aĢamasında katı fantom ölçümlerinde, altı farklı diĢ implantı malzemesi; Ti, Ti-6Al-4V, Y-TZP, ZrO₂ Al₂O₃ ve PEEK kullanılmıĢtır. Ġkinci aĢamada kuru kafa ölçümleri için, diĢ hekimliğinde ticari olarak kullanılan kök formunda dört diĢ implantı; Ti, Y-TZP, Al2O₃ and PEEK kullanılmıĢtır. Kullanılan malzemelerin kimyasal bileĢimleri, fiziksel yoğunlukları (g/cm³) ve rölatif elektron yoğunlukları Çizelge 3.1‟de gösterilmiĢtir (Piconi ve Maccauro 1999, Cooplen 2000, Ozkurt ve Kazazoglu 2011, Chang vd. 2014, Khare vd. 2015, Osman ve Swain 2015, Catli 2015, Abd El-Ghany ve Sherief 2016). Malzemelerin rölatif elektron yoğunlukları Denklem 2.8 kullanılarak hesaplanmıĢtır.

Çizelge 3.1 MC simülasyonunda tanımlanan katı fantom formundaki diĢ implantları

Malzemeler Yaygın ismi Kimyasal

Polietereterketon PEEK C,H,O 1.30 1.25

52 3.2 Tedavi Planlama Sistemi

3.2.1 Katı fantom için tedavi planlaması

Bu tez çalıĢmasında, Eclipse TPS‟de (Version 8.6.15, Varian Medical Systems, Palo Alto, CA) doz hesaplamaları PBC algoritması ve MBPL inhomojenite düzeltmesi kullanılarak yapılmıĢtır. Eclipse TPS doz hesaplamaları yapılırken, BT numarası bilgisini rölatif elektron yoğunluğuna dönüĢtüren BT dönüĢüm tabloları kullanılmıĢtır (Coolens ve Childs 2003, Catli 2015). Tez çalıĢmasında, Eclipse TPS doz hesaplamaları için kullanılan fantom geometrisi altı farklı diĢ implant malzemesi için, 30x30x20cm³ boyutlarında doku eĢdeğeri katı su fantomu içerisine 2 cm derinliğe 1 cm kalınlığında diĢ implant malzemesi yerleĢtirilerek oluĢturulmuĢtur. Eclipse TPS için kullanılan fantom görüntüsü, ġekil 3.1‟de gösterilmiĢtir.

ġekil 3.1 Eclipse TPS‟de kullanılan fantom geometrisi

Fantomların, enine kesit kalınlığı 5 mm olacak Ģekilde BT görüntüleri alınmıĢtır. BT görüntüleri, Eclipse TPS yazılımına aktarılmıĢtır. Doz hesaplamaları için BT görüntülerindeki diĢ implant malzemeleri her bir kesitte manuel olarak konturlanmıĢtır.

Eclipse TPS içindeki BT numarası-rölatif elektron yoğunluğu dönüĢüm tablosuna Y-TZP, ZrO₂, Ti, Ti-6Al-4V, Al₂O₃, implant malzemelerin HU değerlerine karĢılık gelen rölatif elektron yoğunluk değerleri elle (manuel olarak) girilmiĢtir. PEEK için rölatif elektron yoğunluğu değeri TPS sisteminde mevcuttur. Tez çalıĢmasında, kullanılan diĢ

53

implant malzemeleri için hesaplanan rölatif elektron yoğunluk değerleri 1.25-4.65 aralığındadır.

Fantomların doz planlamaları, 6 MV X ıĢını demeti kullanılarak oluĢturulmuĢtur. Bunun nedeni, baĢ boyun radyoterapi planlamalarında, genellikle 6 MV X ıĢını demeti kullanılmasıdır. Fantomlar için, 10x10 cm² alan boyutunda SSD: 100 cm‟de, izomerkez implant malzemenin merkezinde olacak Ģekilde doz hesaplamaları yapılmıĢtır. Merkezi eksen boyunca doz değerleri elde edilmiĢtir.

3.2.2 Kuru kafa için tedavi planlaması

Kuru kafa içine farklı malzemelerden üretilen dört implant sırasıyla (Y-TZP, Ti, Alümina ve PEEK) çene bölgesine alveoler kret içerisine yerleĢtirilmiĢtir. ġekil 3.2‟de implant yerleĢimi gösterilmiĢtir.

ġekil 3.2 Kuru kafa çenesine yerleĢtirilen a)Y-TZP b) Ti implantların görüntüsü

Kuru kafa çene ve dudak bölgesi üzerine doku yoğunluğunu sağlamak amacıyla, yoğunluğu dokuya eĢdeğer 5 mm kalınlığında bolus malzemesi yerleĢtirilmiĢtir.

YerleĢtirilen her bir farklı implant için, kuru kafanın BT görüntüleri 2 mm kesit

54

kalınlığında Siemens Somatom Sensation Open (Siemens, Forchheim, Germany) BT‟de alınmıĢtır. BT çekimlerinde geniĢletilmiĢ BT skalası kullanılmıĢtır.

ġekil 3.3 Ġmplant yerleĢtirilen kuru kafanın BT çekim geometrisi

Eclipse TPS‟de üç boyutlu BT görüntülerinin oluĢturulması için BT görüntüleri, Eclipse TPS yazılımına aktarılmıĢtır. Eclipse TPS‟in PBC algoritması ile her bir implantın kuru kafa BT görüntüsü için 6 MV X ıĢını enerjisi kullanılarak merkezi eksen implantın merkezi olacak Ģekilde 10x10 cm² alan boyutunda SSD:100 cm‟de, 2 Gy‟lik doz verilerek radyoterapi planlamaları yapılmıĢ ve doz dağılımları hesaplanmıĢtır.

55

ġekil 3.4 Kuru kafanın Eclipse TPS‟in PBC algoritması kullanılarak yapılan doz hesaplaması

3.3 Monte Carlo Simülasyonu

3.3.1 Lineer hızlandırıcının Monte Carlo simülasyonu

Varian 2300 C/D lineer hızlandırıcının 6 MV nominal enerjisinin X ıĢını demeti, EGSnrc tabanlı BEAMnrc (Versiyon 2010) MC kod sistemi kullanılarak simüle edilmiĢtir (Kawrakow 2000, Rogers vd. 1995). Sistemin kafa geometrisi, üretici firmanın cihaz özellikleri (Varian Medical Systems, Palo Alto, CA) kullanılarak modellenmiĢtir. Hedef, birincil kolimatör, vakum penceresi, düzleĢtirici filtre, iyon odası, ayna ve çenelerin simülasyonu sırasıyla BEAMnrc'in SLABS, CONS3R, SLABS, FLATFILT, CHAMBER, MIRROR ve JAW CM‟ler (bileĢen modülleri) kullanılarak yapılmıĢtır.

Lineer hızlandırıcının modellenecek parçaları programa tanımlandıktan sonra parçaların boyutları, konumları, malzeme özellikleri gibi bilgiler programa girilmiĢtir. Ġlk olarak SLABS parça modülü tanımlanmıĢtır. Bu modül hedefi tanımlamamızı sağlar. Kaynak, parça modülüne hedefin yarıçapı, nasıl adlandırılacağı, referans düzlemden uzaklığı, kaç

56

tabakadan meydana geldiği, her bir tabakanın kalınlığı, malzemesi, elektron ve foton kesilim enerjileri gibi bilgiler girilmiĢtir. Bu iĢlemler sonucunda „„HEDEF‟‟ parça modülü oluĢturulmuĢtur (ġekil 3.5).

ġekil 3.5 Hedef parça modülü

Hedef, programda tanımlandıktan sonra CONS3R parça modülü ile birincil kolimatöre ait detaylar programa girilmiĢtir. Kolimatörün yarıçapı, nasıl adlandırılacağı, referans düzlemden uzaklığı, kalınlığı, malzemesi, elektron ve foton cut-off enerjileri, kolimatör açıklığını ve köĢelerini tanımlamak için kaç nokta gerektiği ve bunların yeri gibi bilgiler programa girilmiĢtir. Bu iĢlemler sonucunda „„BĠRĠNCĠL KOLĠMATÖR‟‟ parça modülü oluĢturulmuĢtur (ġekil 3.6).

57

ġekil 3.6 Birincil kolimatör parça modülü

Birincil kolimatör tanımlandıktan sonra, SLABS parça modülü ile vakum penceresi için detaylar programa girilmiĢtir. Referans düzlemden olan uzaklığı, kalınlığı, ortamın malzemesi programa girilmiĢtir. Bu iĢlemler sonucu „„VAKUM PENCERESĠ‟‟ parça modülü oluĢturulmuĢtur (ġekil 3.7).

ġekil 3.7 Vakum penceresi parça modülü

58

Vakum penceresi tanımlandıktan sonra, FLATFILT parça modülü ile düzleĢtirici filtreye ait detaylar programa girilmiĢtir. DüzleĢtirici filtre parça modülü filtrenin yarıçapı, nasıl adlandırıldığı, referans düzlemden uzaklığı, kaç tabakadan oluĢtuğu, her bir tabakanın kalınlığı, tabakaların oluĢtuğu koni Ģeklindeki parçaların sayıları, parçaların dıĢında kalan ortamın malzemesi ve elektron ve foton kesilim enerjileri gibi bilgiler programa girilmiĢtir. Bu iĢlemler sonucunda „„DÜZLEġTĠRĠCĠ FĠLTRE‟‟ parça modülü oluĢturulmuĢtur (ġekil 3.8).

ġekil 3.8 DüzleĢtirici filtre parça modülü

DüzleĢtirici filtre tanımlandıktan sonra, CHAMBER parça modülü ile iyon odasına ait bilgiler programa girilmiĢtir. Ġyon odası parça modülüne, iyon odasının yarıçapı, nasıl adlandırılacağı, referans düzlemden uzaklığı, üst alt orta kısımlarının kaç tabakadan oluĢtuğu, her bir tabakanın kalınlığı, tabakaların oluĢturduğu silindirlerin yarıçapları, malzemeleri ve elektron ve foton kesilim enerjileri gibi bilgiler programa girilmiĢtir. Bu iĢlemler sonucu „„ĠYON ODASI‟‟ parça modülü oluĢturulmuĢtur (ġekil 3.9).

59

ġekil 3.9 Ġyon odası parça modülü

Ġyon odası tanımlandıktan sonra, MIRROR parça modülü ile aynaya ait detaylar programa girilmiĢtir. Aynanın yapıldığı malzeme, nasıl adlandırıldığı, referans düzlemden uzaklığı ve kalınlığı gibi bilgiler sisteme girilmiĢtir. Bu iĢlemler sonucu

„„AYNA‟‟ parça modülü oluĢturulmuĢtur (ġekil 3.10).

ġekil 3.10 Ayna parça modülü

60

Ayna parça modülü tanımlandıktan sonra, JAW parça modülü ile jawlara ait detaylar programa girilmiĢtir. Jaw parça modülüne, jawların yarıçapı, nasıl adlandırılacağı, referans düzlemden uzaklıkları, her bir jaw‟ın karĢılıklı kaç çift çubuktan oluĢtuğu, malzemeleri, elektron ve foton kesilim enerjileri, filtre açıklığı gibi bilgiler programa girilmiĢtir. Bu iĢlemler sonucu, „„ÇENE‟‟ parça modülü oluĢturulmuĢtur (ġekil 3.11).

ġekil 3.11 Çene parça modülü

Sonuç olarak, hedef, birincil kolimatör, vakum penceresi, düzleĢtirici filtre, iyon odası, ayna ve çene parça modüllerinin kullanılmasıyla, MC simülasyonu ile oluĢturulan lineer hızlandırıcı VARIAN 2300 C/D modellemesi ġekil 3.12‟de gösterilmektedir.

61

ġekil 3.12 MC simülasyonu kullanılarak modellenen VARIAN 2300 C/D

Hedefe gelen elektron kaynaklı ıĢının karakteristiklerini belirlemek için, sadece ilk elektron ıĢınının ortalama enerjisi ayarlanabilir bir parametre olarak düĢünülürken, ıĢının enerji ve radyal yoğunluk dağılımı sabit tutulmuĢtur. BEAMnrc kaynak numarası 19 kullanılarak, X ve Y yönlerinde ve 2 MeV Gaussian enerji dağılımında, yarı yükseklikteki tam geniĢlik (FWHM) Gauss radyal yoğunluk dağılımında 2 mm dairesel elektron demetin kaynağı ayarlanmıĢtır (Sheikh- Bagheri ve Rogers 2002, Rogers vd.

2017). Faz-uzay (PhSp) dosyaları, 5.4 ile 6.6 MeV arasındaki 0.2 MeV'lik aralıklı artıĢla, ortalama enerji elektron ıĢını için BEAMnrc kodu kullanılarak üretilmiĢtir.

Hedefe çarpan elektron sayısı (history) 10x10cm² alan boyutu için 2x10⁹ olarak ayarlanmıĢtır. Elektronlar ve fotonlar için sırasıyla, kesilim enerjileri (ECUT, PCUT)

62

0.7 and 0.01 MeV olarak ayarlanmıĢtır. Directional (Yöne Bağlı) Bremsstrahlung Varyans Azaltma Tekniği (DBS), hesaplama verimliliğini artırmak için bölme sayısı 1000 olan DBS kullanılmıĢtır (Kawrakow vd. 2004).

Lineer hızlandırıcı cihazının kafa bitim noktasına ıĢın demetinde oluĢan parçacıkların yönleri, enerjileri gibi bilgilerin kayıt edildiği bir kayıt düzlemi tanımlanmıĢtır.

Yapılacak olan tüm hesaplamalarda bu noktaya kadar tanımlanan parçalar aynı kalmıĢtır. BEAMnrc programında yapılan hesaplamalar sonucunda kayıt düzlemindeki

„„faz uzay dosyası‟‟, DOSXYZnrc programında yapılacak hesaplamalar için girdi dosyası olarak kullanılacaktır.

Faz-uzay dosyaları, DOSXYZnrc kodunda (Kawrakow ve Walters 2006) baĢlangıç kaynağı olarak kullanılır. DOSXYZnrc kodu kullanılarak 0.4x0.4x0.4 cm³ vokselli, 40 x40x40 cm³ boyutunda bir su fantomu oluĢturulmuĢtur. Her baĢlangıç elektron enerjisi için üç boyutlu doz dağılımları, yüzde derin doz ve profil eğrileri elde edilir.

DOSXYZnrc tarafından "* .3ddose" formatında üretilen üç boyutlu doz dosyaları daha sonra MATLAB programının DICOM-RT araç kutusu kullanılarak okunmuĢtur (Spezi vd. 2002).

3.3.2 Su fantomunun Monte Carlo simülasyonu

Lineer Hızlandırıcı modellendikten sonra foton demeti ile ilgili sonuçları elde edebilmek için ıĢın demetini bir hedefe yöneltmek gerekmektedir. Modellemenin doğruluğunu test etmek için su fantomunun boyutları ve özellikleri DOSXYZnrc programına girilmiĢtir.

Su fantomunu DOSXYZnrc programında modellemek için yeni bir input oluĢturma opsiyonu seçilmiĢtir. Programa girdi dosyasının adı, fantoma gelen parçacıkların türü, fantoma gelecek ıĢın kaynağının hangi dosyadan okutulacağı, fantomun dıĢındaki ortamın adı, ve homojen olup olmadığı bilgileri girilmiĢtir. Böylece 40x40x40 cm‟lik su fantomu oluĢturulmuĢtur (ġekil 3.13).

63

ġekil 3.13 DOSXYZnrc ile oluĢturulan su fantomunun vokseller halindeki görüntüsü

BEAMnrc programında daha önce hesaplaması yapılmıĢ olan faz uzay dosyası DOSXYZnrc programına kaynak dosyası olarak tanımlanmıĢ ve su fantomunda hesaplamalar yapılmıĢtır.

Hesaplamalar sonucunda, VARIAN 2300C/D lineer hızlandırcısı modellemesi ile elde edilen 6 MV foton demeti için, 3x3 cm², 5x5 cm², 10x10 cm², 15x15 cm² cm ve 20x20 cm²‟lik beĢ farklı alan boyutları için %DD ve yatay doz profil grafikleri elde edilmiĢtir.

3.3.3 Su tankı ile yapılan dozimetrik ölçümler

Tez çalıĢmasında, su tankı (PTW MP3, Germany) ve 0.125 cc iyon odası (PTW 31010 semiflex, Germany) kullanılarak 6 MV foton demeti için ölçüm yapılmıĢtır. 3x3cm², 5x5cm² , 10x10cm², 15x15cm² ve 20x20 cm²‟lik farklı alan boyutları için yüzde derin doz ve yatay doz profil grafikleri elde edilmiĢtir.

64

Her bir simülasyonun sonuçları, su tankında iyon odası ile yapılan ölçümlerle karĢılaĢtırılmıĢtır. Ġyon odası ölçümleriyle en iyi uyum gösteren ortalama enerji, tez çalıĢmasında gerçekleĢtirilen diğer simülasyonlar için baĢlangıç elektron demet enerjisi olarak seçilmiĢtir.

3.3.4 Katı fantomun Monte Carlo simülasyonu

Her bir diĢ implant malzemesinin doz dağılımlarını hesaplamak için, DOSXYZnrc'de 30x30x20 cm³ boyutlarında fantomlar oluĢturulmuĢtur. Foton demeti yönü doğrultusunda fantomların voksel boyutları 0.3x0.3x0.2 cm³‟tür. Her bir malzeme için, fantomda 2 cm derinliğe 1cm kalınlığında diĢ implant malzemesi yerleĢtirilmiĢtir (ġekil 3.14).

ġekil 3.14 MC simülasyonunda DOSXYZnrc kodu kullanılarak oluĢturulan fantom geometrisi

Ġmplant malzemelerinin, fiziksel yoğunlukları ve kimyasal bileĢimleri, 700ICRU.pegs4dat PEGS4 (Preprocessor for Electron Gamma Shower) dosyasına eklenmiĢ ve bu dosyadan kesitsel veri üretilmiĢtir.

65

Fantom doz hesaplamalarında 10x10 cm² alan için seçilen ortalama elektron enerjisi ile üretilen faz-uzay dosyası kullanılmıĢtır. Ġstatistiksel belirsizliğin % 0.5‟in altında tutulması için baĢlangıçtaki kullanılan hedefe çarpan elektron sayısı (history) 10x10 cm² alan boyutu için 2x10⁹ olarak ayarlanmıĢtır. DICOM-RT araç kutusu, üç boyutlu doz dağılımlarını okumak için kullanılmıĢtır (Spezi 2002). Ġzomerkez, diĢ implantının merkezi olarak ayarlanmıĢ ve %DD'lar merkezi eksen boyunca hesaplanmıĢtır. Tüm dozlar 1.5 cm derinliğindeki doza normalize edilmiĢtir.

Altı farklı diĢ implant malzemesi için, implantın hemen önünde geri saçılma etkisinden dolayı doz artıĢı ve implantın hemen arkasında soğurulma nedeniyle oluĢan doz değiĢimleri MC simülasyonları ile hesaplanmıĢtır.

3.3.5 Kuru kafanın Monte Carlo simülasyonu

Kuru kafa içine yerleĢtirilen her biri farklı malzemeden yapılan dört ticari kök formda olan diĢ implantlarının doz dağılımlarını hesaplamak için, DOSXYZnrc'de kuru kafa fantomunun BT görüntülerinden yararlanarak kuru kafanın yoğunluk bilgilerini gösteren fantom oluĢturulmuĢtur. Çizelge 3.2‟de kuru kafa ölçümlerinde kullanılan implantların kimyasal ve fiziksel özellikleri verilmiĢtir.

Çizelge 3.2 Monte Carlo simülasyonunda tanımlanan kök formundaki diĢ implantları DiĢ implantı Kimyasal birleĢim Fiziksel yoğunluk (g/cm³)

Y-TZP Zr,Y,O 6.80

66

ġekil 3.15 Kadavradan elde edilen gerçek insan kafatası (kuru kafa)

Kuru kafa fantomundaki doz dağılımının MC ile belirlenebilmesi için, tedavi planlama sistemlerinde de olduğu gibi, fantomun BT görüntüsünün BEAMnrc/EGSnrc MC kodu içerisine alınması gereklidir. Böylece MC radyasyon transportu BT görüntüsü ile belirlenen ortamda gerçekleĢtirilebilecektir.

BEAMnrc/EGSnrc MC kodu, BT görüntülerinin simülasyon içerisine alınabilmesi için CTCREATE adlı bir program bulunmaktadır. Bu programla, bir girdi dosyası vasıtasıyla her kesitteki BT görüntülerinin okunup kullanıcı tarafından belirlenen voksel boyutlarında MC fantomu yapılması sağlanmaktadır. Örnek bir girdi dosyası ġekil 3.16‟da gösterilmiĢtir. Bu girdi dosyası Ģu bilgileri içerir: DICOM görüntülerinin isimlerinin yazıldığı dosyanın adresi, fantomun oluĢturulacağı x, y ve z koordinat sınırları, fantom voksellerinin boyutları, BT numarası-fiziksel yoğunluk dönüĢüm fonksiyonu ve fantom voksellerinin hangi materyalden oluĢacağı bilgisi.

67

MC fantomunda belirlenen boyutlardaki vokseller, BT voksellerindeki BT numaralarının ortalamalarının alınması ile oluĢturulmaktadır. Bu tez çalıĢmasında kullanılan BT voksellerinin boyutları 0.79x0.79x1.5 mm³ iken, MC fantomunun boyutları 2x2x2 mm³ olarak belirlenmiĢtir. Buna göre 1 MC vokseli oluĢturmak için BT voksellerinden x ve y doğrultularında 2.5 adet; z doğrultusunda 1.3 adet vokselin BT numaralarının ağırlıklı ortalaması alınmaktadır. Böylece bir MC vokselinin BT numarası belirlenir. Bu BT numarası, girdi dosyasında tanımlanan dönüĢüm ile fiziksel yoğunluğa dönüĢtürülür.

Bu tez çalıĢmasında, MC doz dağılımının TPS‟den elde edilen doz dağılımı ile karĢılaĢtırılabilmesi için, TPS‟de tanımlanmıĢ olan BT numarası–Rölatif elektron

Bu tez çalıĢmasında, MC doz dağılımının TPS‟den elde edilen doz dağılımı ile karĢılaĢtırılabilmesi için, TPS‟de tanımlanmıĢ olan BT numarası–Rölatif elektron

Belgede ANKARA ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ DOKTORA TEZĠ (sayfa 57-0)