monte carlo ve tld İle 192 ir yÜksek doz kaynaĞinin dozİmetrİsİ
DESCRIPTION
MONTE CARLO VE TLD İLE 192 Ir YÜKSEK DOZ KAYNAĞININ DOZİMETRİSİ. Melis GÖKÇE [email protected]. IX. Ulusal Medikal Fizik Kongresi- Antalya 16.11.2007. Radyoterapide; Hedef organ → maksimum doz Diğer normal organlar → minimum doz ↓ Metot ve teknik geliştirme. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
MONTE CARLO VE TLD İLE 192Ir YÜKSEK DOZ KAYNAĞININ
DOZİMETRİSİ
Melis GÖKÇE [email protected]
IX. Ulusal Medikal Fizik Kongresi- Antalya 16.11.2007
Radyoterapide;Radyoterapide; Hedef organ Hedef organ →→ maksimum doz maksimum doz
Diğer normal organlar Diğer normal organlar →→ minimum doz minimum doz
↓↓
Metot ve teknik geliştirmeMetot ve teknik geliştirme
Modern radyoterapi teknikleriModern radyoterapi teknikleri
1.1. Dıştan elektron ve foton demeti Dıştan elektron ve foton demeti radyoterapisiradyoterapisi
2.2. Proton ve ağır iyon radyoterapisiProton ve ağır iyon radyoterapisi
3.3. BrakiterapiBrakiterapi
4.4. Boron nötron yakalama radyoterapisiBoron nötron yakalama radyoterapisi
Doz HızıDoz Hızı Doz hızının belli Doz hızının belli noktadaki sayısal değerinoktadaki sayısal değeri
LDR: Düşük Doz LDR: Düşük Doz HızıHızı
0.4-2 Gy/saat0.4-2 Gy/saat
MDR: Orta Doz MDR: Orta Doz HızıHızı
2-12 Gy/saat2-12 Gy/saat
HDR: Yüksek Doz HDR: Yüksek Doz HızıHızı
>12Gy/saat>12Gy/saat
Brakiterapi tedavisinin doz hızına göre sınıflandırılması
192Ir HDR (Yüksek Doz Hızı) Kaynağı
192Ir çoğunluğu düşük enerjili olmak üzere, 201-884 keV aralığında ve 360 keV’lik ortalama ile, geniş bir yayımlanma spektrumuna ve yüksek atom numarasına (Z=77) sahiptir.
Bazı Fantom Malzemelerinin Fiziksel ÖzellikleriBazı Fantom Malzemelerinin Fiziksel Özellikleri
MalzemeMalzeme Kimyasal KomposiyonKimyasal Komposiyon YoğunluYoğunlukk (g/cm(g/cm33))
Elektron Elektron sayısı/g sayısı/g (x10(x102323))
ZeffZeff
SuSu HH22OO 11 3.343.34 7.427.42
PolystyrenePolystyrene (C(C88HH88))nn 1.03-1.03-1.051.05
3.243.24 5.695.69
Plexiglas(PerPlexiglas(Perspex, Lucite)spex, Lucite)
(C(C55OO22HH88))nn 1.16-1.16-1.201.20
3.243.24 6.486.48
PolyethylenePolyethylene (CH(CH22))nn 0.920.92 3.443.44 6.166.16
ParaffinParaffin CCnnHH2n+22n+2 0.87-0.87-0.910.91
3.443.44 5.425.42
Mix DMix D Paraffin: 60.8Paraffin: 60.8
Polyethylene: 30.4Polyethylene: 30.4
MgO: 6.4MgO: 6.4 0.990.99 3.413.41 7.057.05
TiOTiO22: 2.4: 2.4
M 3M 3 Paraffin: 100Paraffin: 100
MgO: 29.06MgO: 29.06 1.061.06 3.343.34 7.357.35
CaCOCaCO33: 0.94: 0.94
Katı suKatı su Expoxy resinbased Expoxy resinbased mixturemixture
1.001.00 3.343.34 8.118.11
Radyasyon Dozimetreleri
İyonizasyon odası dozimetreleri
Film dozimetresi
Lüminesans dozimetreler
Yarıiletken dozimetreler
Diğer dozimetri sistemleri
TLD lerin Avantajları:TLD lerin Avantajları: Boyut (nokta dedektör)Boyut (nokta dedektör) Doku eşdeğeri Doku eşdeğeri Toplam doz ölçümü Toplam doz ölçümü Kabloya ihtiyaç yokKabloya ihtiyaç yok Yüksek hassasiyetYüksek hassasiyet
TLD lerin radyoterapide başlıca uygulamaları:TLD lerin radyoterapide başlıca uygulamaları: In vivo dozimetriIn vivo dozimetri Fantomlarda tedavi tekniklerinin doğrulanmasıFantomlarda tedavi tekniklerinin doğrulanması Dozimetri denetimleriDozimetri denetimleri Hastaneler arasında karşılaştırmaHastaneler arasında karşılaştırma
Medikal uygulamalarda TLDMedikal uygulamalarda TLD--100 den sonra en çok 100 den sonra en çok kullanılan TLD lerkullanılan TLD ler
LiF:Mg,Cu,P ve LiLiF:Mg,Cu,P ve Li22BB44OO77:Mn :Mn →→ doku eşdeğerlilikleri doku eşdeğerlilikleri CaSOCaSO44:Dy, Al:Dy, Al22OO33:C ve CaF:C ve CaF22:Mn :Mn → y→ yüksek hassasiyetüksek hassasiyet
• Çubuk• Bant
TLD formları
• Toz• Çip
Bazı Fosforların KarakteristikleriBazı Fosforların Karakteristikleri
FosforFosfor LiFLiF Li2BLi2BOO77:M:Mnn
CaFCaF22:Mn:Mn CaFCaF22:nat:nat CaSOCaSO44:Mn:Mn
YoğunlukYoğunluk (g/cc) (g/cc) 2.642.64 2.32.3 3.183.18 3.183.18 2.612.61
EEtkintkin atom no. atom no. 8.28.2 7.47.4 16.316.3 16.316.3 15.315.3
TL emisTL emisyyon spectra (Angsrom)on spectra (Angsrom)
AralıkAralık 3500-3500-60006000
5300-5300-63006300
4400-4400-60006000
3500-3500-50005000
4500-4500-60006000
MaMaksksimumimum 40004000 60506050 50005000 38003800 50005000
Ana Ana TLTL ışıma ışıma eğrisinin eğrisinin sıcaklığı (sıcaklığı (ooC)C)
195195 200200 260260 260260 110110
Cobalt-60 a gCobalt-60 a göre öre verimverim
1.01.0 0.30.3 33 2323 7070
Işıma eğrisinin altında kalan alanIşıma eğrisinin altında kalan alan doz
kalibrasyon
Sönümleme:
Absorblanan dozda meydana gelen kayıp.
LiF:Mg, Ti için, dozimetrik pikin sönümlenmesi ışınlanmadan aylar sonra bile % 1-2’yi geçmez.
LiF:Mg,Ti için TLD okuyucu ile alınan tipik bir ışıma eğrisi
Bu malzemenin ışıma eğrisinde oda sıcaklığından 400 0C’ ye kadar en
az 10 ışıma piki mevcuttur. Dozimetri çalışmalarında kullanılan ana
ışıma piki pik 5 olarak adlandırılır ve 10K s-1ısıtma hızı ile 205 0C
civarında ortaya çıkar.
TLD-100 (LiF:Mg,Ti)
TLD-100H(LiF:Mg,Cu,P)
LiF’ün doz cevap eğrisi 10 Gy’e kadar lineer fakat bundan sonra supralineer olmaya başlar. LiF’ün enerji yanıt eğrisi megavolt
enerjilere kadar sabittir.
Kalibrasyon Protokolü
Dozimetrenin hassasiyeti birim doz başına TL şiddeti
Okuyucunun hassasiyeti birim ışık başına fotoçoğaltıcı tüp tarafından üretilen yük (yada foton sayımı için sayım sayısı) miktarıdır.
Kalibrasyon dozimetreleri Alan Dozimetreleri
Dozimetre Popülasyonunu
RCF Okuyucunun TL fotonlarını yüke çevirebilme kabiliyeti arasında bilinen bir ilişki sağlar. RCF nin sayısal değeri okuyucunun koşullarına bağlıdır.
RCF nin değerini etkileyen bazı parametreler;
Optik bileşenlerin temizliği
PM tüpe uygulanan yüksek voltajın kararlılığı
Okuma odasında dozimetrenin pozisyonu
Bütün TL materyalleri aynı hassasiyette
üretilemeyeceğinden ayrı ayrı hepsine element
düzeltme faktörü uygulanır (ECC).
ECC yi bulmanın temeli alan dozimetresindeki
her bir TL elemanının hassasiyetini kalibrasyon
dozimetrelerin hassasiyeti ile ilişkilendirmektir.
TLD Ölçümleri
42 tane Harshaw LiF TLD-100
5 kez ışınlama öncesi ısıl işlem
90Sr-90Yr beta ışınlarına maruz bırakılmıştır.
Doğruluğu ±5% olan çubuklar seçilmiş
2 kez ısıl işlem, ışınlama, ışınlama sonrası ısıl işlem
Isıl İşlem Döngüsü
(Işınlama öncesi) 400 °C 1 saat
100 °C 2 saat
(Işınlama sonrası) 100 °C 10 dakika
192 Ir kaynağı ile su fantomunda kalibrasyon
Hazırlanan Balmumu Fantom
Soğrulan doz ölçümleri kalibre edilmiş LiF dozimetreleri (TLD-100) ile balmumu fantom içinde gerçekleştirilmiştir.
Balmumunun avantajı doku eşdeğeri olması, ucuz olması ve istenilen geometride yapılabilmesidir.
d =2 cm
=60°
=45° =30°
r =15 cm
=0°
= -45°
=90° = -90°
d =2 cm
=60°
=45° =30°
r =15 cm
=0°
= -45°
=90° = -90°
192 Ir HDR kaynağı ile balmumu kaynağının ışınlanması
TLD leri koymak için koordinat sisteminin orijininden θ=90° – -90° polar açılarda ve r =1, 2, 3, 5, 7 ve 10 cm radyal uzaklıklarda delikler açılmıştır.
Uzaklık(cm)\Açı Uzaklık(cm)\Açı (◦)(◦)
9090 6060 4545 3030 00 -45-45 -90-90
11 A1A1 B1B1 C1C1 D1D1 E1E1 F1F1 G1G1
22 A2A2 B2B2 C2C2 D2D2 E2E2 F2F2 G2G2
33 A3A3 B3B3 C3C3 D3D3 E3E3 F3F3 G3G3
55 A5A5 B5B5 C5C5 D5D5 E5E5 F5F5 G5G5
77 A7A7 B7B7 C7C7 D7D7 E7E7 F7F7 G7G7
1010 A1A100
B1B100
C1C100
D1D100
E1E100
F1F100
G1G100
Dozimetrelerin radyal uzaklık ve polar açılara göre kimlikleri.
Işınlamaların ortalamalarından elde edilen doz dağılımı ile Monte Carlo Hesaplamalarının Karşılaştırması
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
90_1
90_3
90_7
60_1
60_3
60_7
45_1
45_3
45_7
30_1
30_3
30_7 0_
10_
30_
7
e45_
1
e45_
3
e45_
7
e90_
1
e90_
3
e90_
7
Dosimetre_ID
Do
z(G
y)
ortalama_doz
MC
Katı Su Fantomu
45o
e135o 135o
e45o
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
90_1
90_3
90_7
60_1
60_3
60_7
45_1
45_3
45_7
30_1
30_3
30_7 0_
10_
30_
7
e45_
1
e45_
3
e45_
7
e90_
1
e90_
3
e90_
7
dosim_id
do
z(G
y)
DOZ1
DOZ2
1) 997 mm 30cm
2) 1000 mm 30cm
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
90_1
90_3
90_7
60_1
60_3
60_7
45_1
45_3
45_7
30_1
30_3
30_7 0_
10_
30_
7
e45_
1
e45_
3
e45_
7
e90_
1
e90_
3
e90_
7
135_
1
135_
3
135_
7
e135
_1
e135
_3
e135
_7
dosim_id
do
z(G
y)
DOZ4
DOZ7
4) 1000 mm 10cm
7 ) 1000 mm 10cm (4mm ileride)
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
90_1
90_3
90_7
60_1
60_3
60_7
45_1
45_3
45_7
30_1
30_3
30_7 0_
10_
30_
7
e45_
1
e45_
3
e45_
7
e90_
1
e90_
3
e90_
7
135_
1
135_
3
135_
7
e135
_1
e135
_3
e135
_7
dosim_id
do
z(G
y) DOZ5
DOZ6
DOZ7
5, 6, 7 1000mm (Kateder 4mm ileride)
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
90_1
90_3
90_7
60_1
60_3
60_7
45_1
45_3
45_7
30_1
30_3
30_7 0_
10_
30_
7
e45_
1
e45_
3
e45_
7
e90_
1
e90_
3
e90_
7
135_
1
135_
3
135_
7
e135
_1
e135
_3
e135
_7
dosim_id
do
z(G
y)
DOZ3
DOZ4
3) 1000mm 30cm yükseklik
4)1000mm 10cm yükseklik
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
90_1
90_3
90_7
60_1
60_3
60_7
45_1
45_3
45_7
30_1
30_3
30_7 0_
10_
30_
7
e45_
1
e45_
3
e45_
7
e90_
1
e90_
3
e90_
7
135_
1
135_
3
135_
7
e135
_1
e135
_3
e135
_7
dosim_id
Do
z(G
y)
DOZ3
DOZ6
3) 1000mm, yükseklik 30cm
6)1000mm, yükseklik 30cm (kateder 4mm ileride)
0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
dosim_id
Do
z(G
y) doz_ort_5_6_7
planlanan_doz
Elde edilen Dozların Ortalaması ile Planlanan Dozun Karşılaştırılması
0
1
2
3
4
5
6
7
90_1
90_3
90_7
60_1
60_3
60_7
45_1
45_3
45_7
30_1
30_3
30_7 0_
10_
30_
7
e45_
1
e45_
3
e45_
7
e90_
1
e90_
3
e90_
7
dosim_id
Do
z(G
y) planlanan_doz
MC
Monte Carlo Hesaplaması ile Planlanan Dozun Karşılaştırılması
0
2
4
6
8
10
12
14
16
%fark
Deneysel veriler ile Monte Carlo verileri arasıdaki %Fark
2,684,47
2,554,17
Kateder;997mm’de1000mm’de1_2
45o açıda 1 cm uzaklıkdaki Doz Değerleri (Gy)
5,31
4,96
4,82
5,06
Kateder;1000mm’deKateder pozisyonu 4mm ötelendi.
1,23
1,24
1,20
1,32
Kateder;1000mm’deKateder pozisyonu 4mm ötelendi.
45o açıda 2 cm uzaklıkdaki Doz Değerleri (Gy)
Geometri Hatası < %3,5
5,384,98
Kateder;1000mm’deKateder pozisyonu 4mm ötelendi.
90o açıda ve 1 cm uzaklıkdaki Doz değerleri (Gy)
Kalibrasyon Hatası %3,6
MC_kalınlık
0
1
2
3
4
5
6
90_1
90_2
90_3
90_5
60_1
60_2
60_3
60_5
45_1
45_2
45_3
45_5
30_1
30_2
30_3
30_5 0_
10_
20_
30_
5
e45_
1
e45_
2
e45_
3
e45_
5
e90_
1
e90_
2
e90_
3
e90_
5
Dozimetre_ID
Do
z(G
y) doz10
doz20
doz30
10, 20 ve 30 cm kalınlıklar için MC ile doz dağılımları
Kaynakça
[1] Radiation Oncology Physics, E. B. Podgorsak, IAEA, Vienna-Austria, 2005. [2] P. Karaiskos, et al. (1998) Med. Phys., 25, 10, 1975.[3] Y. Watanabe et al. (1998) Med. Phys., 25, 5, 736.[4] G. Anagnostopoulos et al. (2002) Med. Phys., 29, 5, 709.[5] J.F. Williamson and A. S. Meigooni, Chapter 5, Brachytherapy Physics, 95(AAPM Summer School, 1994) [6] A. S. Pradhan et al. (2000) Med. Phys., 27, 5, 1025.[7] A. S. Meigooni et al. (1988) Phys.Med. Biol. 33, 1159.[8] M. Moscovitch et al. (1999) Radiat. Prot. Dosim., 85, 1-4, 49.
Teşekkürler…