Μοντελοποίηση κλινικών πηγών βραχυθεραπείας και πιστοποίησή τους με τη χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo
Η βραχυθεραπεία είναι μια αρκετά αποτελεσματική θεραπεία για πολλούς τύπους καρκίνων. Τα θεραπευτικά αποτελέσματα της έχουν αποδειχτεί συγκρίσιμα αλλά και βελτιωμένα με αυτά της χειρουργικής ή και της εξωτερικής ακτινοθεραπείας, και δύναται και ακόμα να χρησιμοποιηθεί και σε συνδυασμό με αυτές. Πρόκ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2018
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/11422 |
| id |
nemertes-10889-11422 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μοντελοποίηση Πιστοποίηση Modeling Validate 616.994 064 2 |
| spellingShingle |
Μοντελοποίηση Πιστοποίηση Modeling Validate 616.994 064 2 Πλαχούρης, Δημήτριος Μοντελοποίηση κλινικών πηγών βραχυθεραπείας και πιστοποίησή τους με τη χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo |
| description |
Η βραχυθεραπεία είναι μια αρκετά αποτελεσματική θεραπεία για πολλούς τύπους καρκίνων. Τα θεραπευτικά αποτελέσματα της έχουν αποδειχτεί συγκρίσιμα αλλά και βελτιωμένα με αυτά της χειρουργικής ή και της εξωτερικής ακτινοθεραπείας, και δύναται και ακόμα να χρησιμοποιηθεί και σε συνδυασμό με αυτές. Πρόκειται κυρίως για μια μέθοδο στην οποία η ακτινοβόληση γίνεται εκ των έσω και αυτός είναι ο κύριος λόγος που τη διαφοροποιεί με την εξωτερική ακτινοθεραπεία όπου η πηγή ακτινοβόλησης βρίσκεται έξω από το σώμα του ασθενούς. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της βραχυθεραπείας είναι η αρκετά μικρή συχνότητα εμφάνισης των σημαντικών παρενεργειών καθώς και δεν γίνεται υπέρμετρη ακτινοβόληση των υγιών γειτονικών δομών.
Κατά την παρούσα μελέτη δημιουργήθηκε μία βάση δεδομένων πέντε κλινικών γνωστών ραδιενεργών πηγών που χρησιμοποιούνται στη βραχυθεραπεία, των οποίων οι δοσιμετρικοί παράγοντες υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας την μέθοδο Monte Carlo και πιστοποιήθηκαν σύμφωνα με το πρωτόκολλο TG-43 το οποίο προτείνεται και χρησιμοποιείται από την AAPM και την ESTRO. Η μέθοδος Monte Carlo επιλύει την εξίσωση διάδοσης του Boltzman με τυχαία δειγματοληψία από κατανομές πιθανοτήτων που εξάγονται από ολικές, μερικές και διαφορετικές διατομές των υπό μελέτη φαινομένων, υπολογίζοντας θεωρητικά στη δικιά μας περίπτωση την κατανομή της απορροφούμενης δόσης.
Η ακριβής μοντελοποίηση των κλινικών πηγών και οι προσομοιώσεις με τις οποίες δημιουργήθηκε η προαναφερθείσα βάση δεδομένων έγιναν αρχικά μέσω του εξελιγμένου πακέτου λογισμικού για Μonte Carlo προσομοιώσεις GATE, για την εκτέλεση των οποίων χρησιμοποιεί τη καλά επικυρωμένη βιβλιοθήκη του Geant4. H μέθοδος εκτελείται μέσω της CPU και αν και ακριβής απαιτεί μεγάλο υπολογιστικό χρόνο αφού χρειάζεται να προσομοιωθεί ένας αρκετά μεγάλος αριθμός αλληλεπιδράσεων ώστε να μειωθεί η στατιστική αβεβαιότητα σε αποδεκτά επίπεδα. Αυτό το μειονέκτημα αποτρέπει την χρήση της μεθόδου στο κλινικό περιβάλλον και μας οδήγησε να εξετάσουμε τις δυνατότητες του GGEMS, ενός ακόμα Monte Carlo πακέτου προσομοιώσεων, ο οποίος εκτελείται σε μονάδες επεξεργασίας GPU για την υλοποίηση γρήγορων δοσιμετρικών υπολογισμών. Αυτή η μέθοδος αποτελεί μια άμεση λύση προκειμένου να ξεπεραστούν οι μεγάλοι υπολογιστικοί χρόνοι των Monte Carlo προσομοιώσεων επιτρέποντας ενδεχομένως τη χρήση και την εφαρμογή τους στο κλινικό περιβάλλον. |
| author2 |
Καγκάδης, Γεώργιος |
| author_facet |
Καγκάδης, Γεώργιος Πλαχούρης, Δημήτριος |
| format |
Thesis |
| author |
Πλαχούρης, Δημήτριος |
| author_sort |
Πλαχούρης, Δημήτριος |
| title |
Μοντελοποίηση κλινικών πηγών βραχυθεραπείας και πιστοποίησή τους με τη χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo |
| title_short |
Μοντελοποίηση κλινικών πηγών βραχυθεραπείας και πιστοποίησή τους με τη χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo |
| title_full |
Μοντελοποίηση κλινικών πηγών βραχυθεραπείας και πιστοποίησή τους με τη χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo |
| title_fullStr |
Μοντελοποίηση κλινικών πηγών βραχυθεραπείας και πιστοποίησή τους με τη χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo |
| title_full_unstemmed |
Μοντελοποίηση κλινικών πηγών βραχυθεραπείας και πιστοποίησή τους με τη χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo |
| title_sort |
μοντελοποίηση κλινικών πηγών βραχυθεραπείας και πιστοποίησή τους με τη χρήση προσομοιώσεων monte carlo |
| publishDate |
2018 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/11422 |
| work_keys_str_mv |
AT plachourēsdēmētrios montelopoiēsēklinikōnpēgōnbrachytherapeiaskaipistopoiēsētousmetēchrēsēprosomoiōseōnmontecarlo AT plachourēsdēmētrios modelingandvalidateclinicalseedsofbrachytherapyusingmontecarlosimulations |
| _version_ |
1771297275983691776 |
| spelling |
nemertes-10889-114222022-09-05T20:19:23Z Μοντελοποίηση κλινικών πηγών βραχυθεραπείας και πιστοποίησή τους με τη χρήση προσομοιώσεων Monte Carlo Modeling and validate clinical seeds of brachytherapy using Monte Carlo simulations Πλαχούρης, Δημήτριος Καγκάδης, Γεώργιος Καγκάδης, Γεώργιος Σακελλαρόπουλος, Γεώργιος Λούντος, Γεώργιος Plachouris, Dimitirios Μοντελοποίηση Πιστοποίηση Modeling Validate 616.994 064 2 Η βραχυθεραπεία είναι μια αρκετά αποτελεσματική θεραπεία για πολλούς τύπους καρκίνων. Τα θεραπευτικά αποτελέσματα της έχουν αποδειχτεί συγκρίσιμα αλλά και βελτιωμένα με αυτά της χειρουργικής ή και της εξωτερικής ακτινοθεραπείας, και δύναται και ακόμα να χρησιμοποιηθεί και σε συνδυασμό με αυτές. Πρόκειται κυρίως για μια μέθοδο στην οποία η ακτινοβόληση γίνεται εκ των έσω και αυτός είναι ο κύριος λόγος που τη διαφοροποιεί με την εξωτερική ακτινοθεραπεία όπου η πηγή ακτινοβόλησης βρίσκεται έξω από το σώμα του ασθενούς. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της βραχυθεραπείας είναι η αρκετά μικρή συχνότητα εμφάνισης των σημαντικών παρενεργειών καθώς και δεν γίνεται υπέρμετρη ακτινοβόληση των υγιών γειτονικών δομών. Κατά την παρούσα μελέτη δημιουργήθηκε μία βάση δεδομένων πέντε κλινικών γνωστών ραδιενεργών πηγών που χρησιμοποιούνται στη βραχυθεραπεία, των οποίων οι δοσιμετρικοί παράγοντες υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας την μέθοδο Monte Carlo και πιστοποιήθηκαν σύμφωνα με το πρωτόκολλο TG-43 το οποίο προτείνεται και χρησιμοποιείται από την AAPM και την ESTRO. Η μέθοδος Monte Carlo επιλύει την εξίσωση διάδοσης του Boltzman με τυχαία δειγματοληψία από κατανομές πιθανοτήτων που εξάγονται από ολικές, μερικές και διαφορετικές διατομές των υπό μελέτη φαινομένων, υπολογίζοντας θεωρητικά στη δικιά μας περίπτωση την κατανομή της απορροφούμενης δόσης. Η ακριβής μοντελοποίηση των κλινικών πηγών και οι προσομοιώσεις με τις οποίες δημιουργήθηκε η προαναφερθείσα βάση δεδομένων έγιναν αρχικά μέσω του εξελιγμένου πακέτου λογισμικού για Μonte Carlo προσομοιώσεις GATE, για την εκτέλεση των οποίων χρησιμοποιεί τη καλά επικυρωμένη βιβλιοθήκη του Geant4. H μέθοδος εκτελείται μέσω της CPU και αν και ακριβής απαιτεί μεγάλο υπολογιστικό χρόνο αφού χρειάζεται να προσομοιωθεί ένας αρκετά μεγάλος αριθμός αλληλεπιδράσεων ώστε να μειωθεί η στατιστική αβεβαιότητα σε αποδεκτά επίπεδα. Αυτό το μειονέκτημα αποτρέπει την χρήση της μεθόδου στο κλινικό περιβάλλον και μας οδήγησε να εξετάσουμε τις δυνατότητες του GGEMS, ενός ακόμα Monte Carlo πακέτου προσομοιώσεων, ο οποίος εκτελείται σε μονάδες επεξεργασίας GPU για την υλοποίηση γρήγορων δοσιμετρικών υπολογισμών. Αυτή η μέθοδος αποτελεί μια άμεση λύση προκειμένου να ξεπεραστούν οι μεγάλοι υπολογιστικοί χρόνοι των Monte Carlo προσομοιώσεων επιτρέποντας ενδεχομένως τη χρήση και την εφαρμογή τους στο κλινικό περιβάλλον. Brachytherapy is a fairly effective treatment for many types of cancers. Its therapeutical effects have proved to be comparable but also improved with those of surgical or external radiotherapy, and may even be used in combination with them. This is primarily a method in which irradiation is made from within, and this is the main reason that differentiates it from external radiation therapy where the irradiation source is located outside the patient's body. The biggest advantage of brachytherapy is the relatively small incidence of significant side effects as well as excessive irradiation of healthy adjacent structures. In the present study, a database of five clinically known radioactive sources used in brachytherapy was created, the dosimetry factors of which were calculated using the Monte Carlo method and were certified according to the TG-43 protocol proposed and used by AAPM and ESTRO. The Monte Carlo method solves Boltzman's propagation equation by random sampling of probability distributions derived from total, partial and different cross-sections of the phenomena under study, theoretically calculating in our case the distribution of the absorbed dose. The exact modeling of clinical sources and the simulations that created the above mentioned database were initially made through the advanced software package for Monte Carlo GATE simulations, for which they use the well validated Geant4 library. The method is executed through the CPU, and although accurate requires a large amount of computing time, it is necessary to simulate a sufficiently large number of interactions to reduce statistical uncertainty to acceptable levels. This disadvantage prevents the use of the method in the clinical environment and has led us to look at the capabilities of GGEMS, another Monte Carlo simulation package, which runs on GPUs to implement rapid dosimetric calculations. This method is a direct solution to overcome the major computing times of Monte Carlo simulations, possibly allowing their use and application in the clinical environment. 2018-07-11T05:09:14Z 2018-07-11T05:09:14Z 2017-05-25 Thesis http://hdl.handle.net/10889/11422 gr 12 application/pdf |
