Klinik lineer hızlandırıcıların su fantomundaki doz dağılımlarının Monte Carlo Yöntemi ile elde edilmesi

Abstract

Radyasyon terapisinde Monte Carlo hesaplamaları için çeşitli kodlar kullanılmaktadır. Bu çalışmada, sudaki doz dağılımlarında Siemens PRIMUS klinik lineer hızlandırıcılardan (LINAC) fotonların fiziksel parametrelerinin etkileri için yeni bir Monte Carlo Simülasyon Programı (MCSP) geliştirilmiştir. MCSP, fotonların madde ile etkileşimleri dikkate alınarak yazılmıştır. Burada başlıca iki etkileşme dikkate alınmıştır: Compton (inkoherent) saçılması ve fotoelektrik olay. Bir nokta kaynaktan yayınlanarak su fantomu yüzeyine gelen fotonlar, bremsstrahlung ışınlarıdır. Foton takibinin yapılabilmesi için bu fotonların enerji dağılımlarının bilinmesi gerekir. Maksimum enerjisi 6 MeV (6 MV foton modu) olan bremsstrahlung fotonları dikkate alınmıştır. 6 MV foton modunda, yayınlanan fotonların enerjileri, Mohan tarafından deneysel olarak elde edilen spektrumdan örneklenmiştir (Mohan ve ark. 1985). MCSP'de doz profilleri ve yüzde derin doz eğrileri 107 parçacık takip edilerek hesaplanmıştır. Deneysel ölçümler, Siemens PRIMUS lineer hızlandırıcının 6 MV foton ışınları ve 48x48x48 cm3 boyutlu su fantomu kullanılarak yapılmıştır. 6 MV foton ışınları ile kaynak-fantom yüzeyi mesafesi, SSD=100 cm için yüzde derin dozlar, 3x3, 5x5, 10x10, 20x20 ve 30x30 cm2 alan boyutları için hem MCSP hem de yüksük iyonizasyon odası ile ölçülerek elde edilmiştir. 6 MV foton ışınları için doz profilleri, 3x3, 5x5, 10x10, 20x20 ve 30x30 cm2 alan boyutları ve beş farklı derinlik, 0, 3, 5, 10 ve 20 cm için hem MCSP hem de deneysel olarak elde edilmiştir. Simülasyonun doğruluğunu ve performansını incelemek için, ölçülen (deneysel) ve hesaplanan (MCSP) yüzde derin doz eğrileri ve doz profilleri karşılaştırılmıştır. Monte Carlo sonuçları, deneysel sonuçlarımız ile iyi bir uyum göstermektedir.

Different codes were used for Monte Carlo calculations in radiation therapy. In this study, a new Monte Carlo Simulation Program (MCSP) was developed for the effects of the physical parameters of photons emitted from a Siemens PRİMUS clinical linear accelerator (LİNAC) on the dose distribution in water. For MCSP, it was written considering interactions of photons with matter. Here, it was taken into account mainly two interactions: The Compton (or incoherent) scattering and photoelectric effect. Photons which come to water phantom surface emitting from a point source were bremsstrahlung photons. It were ought to known the energy distributions of these photons for following photons. Bremsstrahlung photons which have 6 MeV (6 MV photon mode) maximum energies were taken into account. In the 6 MV photon mode, the energies of photons were sampled from using Mohan?s experimental energy spectrum (Mohan at al 1985). For MCSP, Dose (beam) profiles and Percentage Depth Dose (PDD) curves were calculated following simulating about 107 histories. The measurements were done using 6 MV photon beams of a Siemens PRİMUS linear accelerator and a 48x48x48 cm3 water phantom. Percentage depth doses for 6 MV photon beams were determined by both MCSP and measured with thimble ionization chamber for 3x3, 5x5, 10x10, 20x20 and 30x30 cm2 field sizes at SSD=100 cm. Dose profiles for 6 MV photons were determined at five different depths, 0, 3, 5, 10 and 20 cm for the reference field sizes of 3x3, 5x5, 10x10, 20x20 and 30x30 cm2 by both MCSP and measured. In order to investigate the performance and accuracy of the simulation, measured and calculated (MCSP) PDD curves and dose profiles were compared. The Monte Carlo results were shown good agreement with experimental measurements.