Özgül soğurma oranlarının görüntüsel bir vücut modeli yardımıyla monte carlo yöntemi kullanılarak belirlenmesi / Computing specific absorbed fractions using a tomographic body model and the monte carlo technique

Abstract

ÖZGÜL SOĞURMA ORANLARININ GÖRÜNTÜSEL BİR VÜCUT MODELİ YARDIMIYLA MONTE CARLO YÖNTEMİ KULLANILARAK BELİRLENMESİ Nuri YORULMAZ ÖZET Nükleer Tıp prosedürlerinde tanı, teşhis veya tedavi alanında vücuda çeşitli yollarla verilen radyoaktif izotopların, söz konusu organ dışında diğer hayati öneme sahip organlara etkisi hasta sağlığı açısından önemli bir risk faktörüdür. Prosedür uygulanmadan önce bu risk faktörü göz önüne alınarak, söz konusu organa uygun radyoaktif izotop ve miktarı seçilmelidir. Tabi bu risk tespiti için canlı denekler kullanmanın kısmen zor ve imkansız olmasının yanında, tehlikeli sonuçlar doğurabileceğinden, genellikle simülasyon adı verilen bilgisayar ortamında yapılan ölçmeler tercih edilir. Bu tür simülasyonlarda gerçek insan, organ ve doku özelliklerine sahip görüntüsel vücut modelleri kullanılarak yardımcı bir bilgisayar programı ile ölçümler alınır. Kullanılacak bilgisayar programında iyonize edici radyasyonun maddesel ortamda geçirecekleri fiziksel etkileşimlerin bire bir modellenmesi ölçümlerin doğruluk derecesi açısından önemlidir. Monte Carlo Yöntemi, genel olarak çeşitli istatistik teknikler kullanarak bir olayı veya deneyi sayısal olarak modeller. Bu çalışmada bir Monte Carlo metodu olan ve radyasyon taşınması ile ilgili MCNP programı kullanılmıştır. MCNP programında simüle edilecek olay için kullanılacak görüntüsel vücut modeli olarak, bir insanın gerçek anatomisine dayanılarak oluşturulmuş VIPMAN kullanılmıştır. Radyasyon kaynağının vücut dışında bulunduğu VIPMAN ile ilgili çalışmaların dışında, VIPMAN vücut modelinin kullanıldığı bu çalışmada ilk defa radyasyon kaynağı vücut içerisinde düşünülmüştür. Yapılan simülasyonlarda bir nükleer tıp prosedürü sırasında söz konusu organ dışında, diğer hayati öneme sahip organların radyoaktif kaynaktan yayılan radyasyon enerjisini soğurma oranları belirlenmiştir. Bu değerlere özgül soğurma oranı (Specific Absorbed Fraction, SAF) adı verilmektedir. Aynı zamanda kaynağın aktivitesi ile ilgili olarak, her birim kümülatif aktiviteye karşılık, hedefte biriken doz olarak tanımlanan ve S-değeri olarak adlandırılan diğer önemli bir risk faktörünün ölçümleri de yapılmıştır. Bu çalışma sonucunda elde edilen sonuçlar literatürde bulunan değerlerle kıyaslanarak, nükleer tıp prosedürlerinde kullanılan radyoaktif izotopların insan sağlığı açısından risk dereceleri belirlenmiştir. Ayrıca her simülasyon için organ dozları tespit edilerek her sintigrafi çeşidi için vücudun aldığı etkin doz değeri hesaplanmıştır. COMPUTING SPECIFIC ABSORBED FRACTIONS USING A TOMOGRAPHIC BODY MODEL AND THE MONTE CARLO TECHNIQUE Nuri YORULMAZ SUMMARY In nuclear medicine procedures, effects of radioisotopes injected or orally administered into patient?s body are important risk factors for critical organs other than the organ of interest. Before the procedure, the type and amount of the radioisotope convenient for the organ under study is selected. However, determining the risk involved using human subjects is difficult or impossible and may cause unwanted results and therefore computer simulations are usually employed for this purpose. In such studies, body models based on the anatomy of real persons are used to compute the quantities of interest and the computer programs take into account the correct representation of the physical interactions of the ionizing radiation with body structures. The Monte Carlo method numerically models an event or an experiment using some statistical techniques. In this study, the Monte Carlo code MCNP was used to transport the photon radiation within human body, which was represented by the whole-body model VIP-Man. It is the first time that this model was used for internal dose calculations. The simulations involved computing the fraction of radiation energy absorbed by critical organs and tissues other than the one containing the photon source. These values are called specific absorbed fraction (SAF). In addition, the radiation absorbed in target organs per unit of cumulated source activity (S-value) was also determined. The results obtained from this study are compared with those from the literature to obtain information on the risk factors involved in using radioactive isotopes in a nuclear medicine procedure. In addition, organ doses were determined for each simulation to calculate the effective dose involved in such a procedure.