Δοσιμετρικοί υπολογισμοί Monte Carlo για δέσμες βαρέων ιόντων

Διπλωματική Εργασία uoadl:2758714 135 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Διατμηματικό ΠΜΣ Ιατρική Φυσική-Ακτινοφυσική
Βιβλιοθήκη Επιστημών Υγείας
Ημερομηνία κατάθεσης:
2018-05-14
Έτος εκπόνησης:
2018
Συγγραφέας:
Χατζηνικολάου Αθανάσιος
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Παναγιώτης Παπαγιάννης, Αναπληρωτής Καθηγητής ,Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ
Παντελής Καραϊσκος, Καθηγητής ,Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ
Κωνσταντίνος Λουκάς, Επίκουρος Καθηγητής, Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ
Πρωτότυπος Τίτλος:
Δοσιμετρικοί υπολογισμοί Monte Carlo για δέσμες βαρέων ιόντων
Γλώσσες εργασίας:
Ελληνικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Δοσιμετρικοί υπολογισμοί Monte Carlo για δέσμες βαρέων ιόντων
Περίληψη:
Περίληψη
Σκοπός: Σκοπό αυτής της διπλωματικής εργασίας αποτελεί η κατασκευή μεθόδων για την δημιουργία ευρείας καμπύλης (SOBP) βιολογικής δόσης βάθους με την χρήση του προγράμματος του Geant4 και η σύγκριση των μεθόδων με αντίστοιχες κατασκευασμένα για Fluka.
Μέθοδοι: Δημιουργήθηκε μέθοδος κατασκευής μονοενεργειακής δέσμης βαρέων ιόντων σε κύβο νερού πλευράς 30 cm με μετατροπή σε υπάρχουσα εφαρμογή Geant4 (Hadrontherapy example [A] ) και δημιουργίας φυσικής καμπύλης δόσης Bragg. Επίσης δημιουργήθηκε φίλτρο διαπλάτυνσης δέσμης ιόντων (ridge) στο Geant4 με ιδιότητες αντίστοιχες μαθηματικού φίλτρου Fortan για το πρόγραμμα Fluka που εφαρμόστηκε στην δημοσίευση [B]. Πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων των προγραμμάτων Fluka και Geant4 για έλεγχο της ομοιότητας των καμπύλων φυσικών δόσεων των δύο προγραμμάτων και των δύο παρόμοιων φίλτρων για διαφορετικά βαρέα ιόντα. Oι ρυθμίσεις του Fluka ήταν σύμφωνες με την δημοσίευση [B]. Επίσης δημιουργήθηκαν καμπύλες δόσης βάθους για τα βαρέα ιόντα κάθετες στην δέσμη στο Geant4 για σύγκρισή των βαρέων ιόντων. Τέλος κατασκευάστηκε κώδικας C++ για την δημιουργία ευρείας καμπύλης φυσικής δόσης (SOBP). Λόγω περιορισμού χρόνου δεν ήταν δυνατή η κατασκευή μεθόδων που συνδέουν φυσική και βιολογική δόση.
Αποτελέσματα: Υπάρχουν διαφορές στις καμπύλες δόσης βάθους χωρίς φίλτρο έως (6 %) που οφείλονται στις διαφορές των προγραμμάτων, οι διαφορές συνεχίζουν και στις μετρήσεις με φίλτρο που γίνονται πιο μεγάλες (10 %), με εξαίρεση το ήλιο-3 με διαφορά 20% και στις δύο περιπτώσεις. Δεν μπορεί να υπάρξει συμπέρασμα για τυχόν διαφορές των φίλτρων εφόσον υπάρχουν οι διαφορές των προγραμμάτων. Λόγω της κακής στατιστικής δεν μπορεί να υπάρξει επίσης αποτέλεσμα για ακριβείς διαφορές μεταξύ των βαρέων ιόντων ως προς την κάθετη κατανομή δόσης, αλλά υπάρχει η τάση όπου τα βαρύτερα ιόντα έχουν λιγότερη πλευρική απόκλιση από την δέσμη. Τέλος το πρόγραμμα κατασκευής ευρείας δέσμης έχει αρκετά καλή συμπεριφορά , αλλά ο περιορισμός της χρήσης αποκλειστικά μονο των κορυφών οδηγεί σε κυματισμό και επηρεασμό από την στατιστική διακύμανση των υπολογισμών.
Συμπεράσματά: Παρ’ όλες τις διαφορές οι μετρήσεις είναι αρκετά κοντά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν το ένα πρόγραμμα έναντι του άλλου, αλλά θέλουν προσοχή και εμπειρία στην χρήση τους και επιβεβαίωση με πειραματικά δεδομένα. To πρόγραμμα Fluka διατηρεί καλύτερη συμπεριφορά στα θραυσμάτα των ιόντων. Iόντα με μέσο ατομικό αριθμό όπως το λίθιο και το βόριο είναι καλές επιλογές για αδρονοθεραπεία, αν και χρειάζεται περισσότερη έρευνα για την απόδειξή τους. Με περαιτέρω βελτιώσεις του κώδικα δημιουργίας SOBP, δηλαδή χρήση δεδομένων εκτός κορυφών και καλύτερης στατιστικής των υπολογισμών θα βελτιωθεί η ποιότητα της SOBP. Σε αυτήν την διπλωματική έγινε σημαντικό πρόοδος για να ανοίξει ο δρόμος της χρήσης του Geant4 σε επόμενες εργασίες και ο στόχος της κατασκευής βιολογικής καμπύλης δόσης βάθους SOBP στο Geant4.
A. G.A.P. Cirrone, L. Pandola, G. Petringa, F.Romano, hadrontherapy, available online: https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/Geant4/AdvancedExamplesHadrontherapy (last accessed on:11/5/2018).
B. Ι.Kantemiris P.Karaiskos P.Papagiannis A.Angelopoulos (2011) Dose and dose averaged LET comparison of 1H, 4He, 6Li, 8Be, 10B, 12C, 14N, and 16O ion beams forming a spread-out Bragg peak. Med. Phys. 38,12 p6586.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Επιστήμες Υγείας
Λέξεις-κλειδιά:
Βαρέα ιόντα, Φίλτρο διαπλάτυνσης, Καμπύλη Bragg, Geant4, Fluka, SOBP, Αδρονοθεραπεία, Δόση
Ευρετήριο:
Όχι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
0
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
24
Αριθμός σελίδων:
61
Chatzinikolaou Athanasios-master.pdf (5 MB) Άνοιγμα σε νέο παράθυρο