Monte Carlo simulations of spectral properties of clinical photon beams with Geant4 - Laakkonen, Linda (2019)
Tutkielma tehtiin yhteistyössä Varian Medical Systems Finland -yrityksen kanssa. Tutkielmassa keskityttiin ulkoiseen alle 15 MeV energian säteilylähteseen, jolla tarkoitetaan yleensä sitä, että säteilykeila on tuotettu lineaarikiihdyttimellä. Tutkielman tavoitteena oli tutkia fotonilähteen puolivarjoa vesifantomissa ja kohtion avulla synnytettyä fotonikeilaa sekä sen spektriä. Simulaatiot pyrkivät kuvaamaan fysikaalista tilannetta todenmukaisesti ja niistä saatava tieto on käytännössä hyvin vaikea saada kliinisen ympäristön ja ilmaisimien rajoitteissa. Informaatio on tärkeää sädehoidon laadunvalvonnalle ja sen suunnittelun kehitykselle. Tutkielmassa käytettiin apuna Monte Carlo -menetelmään perustuvaa Geant4 simulaatio- ja ohjelmointikirjastoa. Geant4-applikaation eri parametrejä tutkittiin ulkoisen fotonilähteen puolivarjon määritelmän avulla. Kolmea eri fysiikkakirjastoa verrattiin ja tulokset olivat samankaltaiset, mutta niissä näkyi myös eroja. Parametrien validoinnin jälkeen tutkittiin kolmen eri kohtiomateriaalin (volframi, lyijy sekä näiden yhdistelmä) hiukkas- ja energiaspektrejä. Spektreissä näkyi alkuaineille ominaiset karakteristisen säteilyn piikit sekä voimakas annihilaatiopiikki. Tulokset olivat samankaltaiset Varian Medical System -yrityksen tarjoaman datan kanssa. Energiaspektrien kulmariippuvuus havaittiin volframi ja lyijy kohtioille selkeästi kolmella eri kulmalla 0°, 5.7° ja 11.3°. Kulman kasvaessa muutos spektrissä näkyi huipun siirtymisenä matalemmille energioille ja hännän kurvikkuuden pienentymisenä. Kyseiset tulokset vaativat lisätutkimuksia.