Lineer hızlandırıcının 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).