GafChromic EBT3 filmin ominaisuudet & MC Sädehoitofyysikoiden 32. neuvottelupäivät 4.-5.6.2015 Helsinki Jarkko Ojala, TkT Sairaalafyysikko & laatupäällikkö Tampereen yliopistollinen i lli sairaala / Sädehoito jarkko.ojala@pshp.fi
GafChromic EBT3 & MC Tavoitteet MC-pohjaiset kiihdytin- ja säteilykeilamallit GafChromic EBT3 filmi EBT3-filmin i energiariippuvuus ii EBT3-filmi PDD-käyrän mittaamisessa Yhteenveto 2 10.6.2015
Monte Carlo -menetelmät Säteilyn eteneminen nk. Boltzmannin siirtoyhtälö MC-menetelmä on tilasto- ja todennäköisyyslaskentaan perustuva laskenta- menetelmä Hiukkashistoria, sto a, joita mallinnetaan suuri määrä Tilastollinen epävarmuus vs. laskenta-aika National Research Council Canada 3 10.6.2015
Sädehoitolaitteen ja säteilykeilan mallintaminen Rogers, D.W.O., Walters, B., Kawrakow, I. BEAMnrc User s Manual. NRCC Report PIRS-0509(A)revK. 2007. p. 242. 4 10.6.2015
Sädehoitolaitteen ja säteilykeilan mallintaminen 5 10.6.2015
Sädehoitolaitteen ja säteilykeilan mallintaminen M.Sc. Thesis - Jutemark - Monte Carlo based Varian Medical Systems 6 10.6.2015
Annoslaskenta virtuaali- ja TT-fantomeissa Varsinaiseen annoslaskentaan on kaksi eri laskentahila- tyyppiä: Virtuaalinen TT-pohjainen PTW Freiburg GmbH Babcock, K., et al. Medical Physics 35(2008)2 7 10.6.2015
Sädehoitolaitteen ja säteilykeilan mallintaminen Detektorit MC-mallin käyttöönotossa PTW 31002 Semiflex IC PTW 31006 PinPoint IC PTW 34001 Roos IC IBA Scanditronix SFD & EFD IBA MatriXX Evolution IBA Scanditronix RK IC IBA Scanditronix NACP02 IC PTW 60003 Riga diamond detector GafChromic EBT / EBT2 / EBT3 PTW 31018-1,3 microlion LIC Yhteistyö STUK:n kanssa (ylitarkastaja, M.Sc. Petri Sipilä) 8 10.6.2015
Sädehoitolaitteen ja säteilykeilan mallintaminen BEAMnrc-koodipaketti V4 2.4.0 vuodelta 2013 Referenssihoitolaitteena: Varian Clinac ix @ Tays Saavutettu tarkkuustaso: PDD: Syvyyksillä > d max erot pienempiä kuin 1.0%, yleensä alle 0.5% PDD build-up-alue: Erot alle 0.7% (9/16 MeV), Erot alle 2.0%* 6 MeV-keilalla *IBA EFD aliarvioi matalilla energioilla, EPOM-korjattu PTW ROOS < 0.5% Erot alle 1.0% 6 MV-keilalla (paitsi ensim. mm) Profiileissa (lukuunottamatta penumbraalueita) erot alle 0.5% 9 10.6.2015
Sädehoitolaitteen ja säteilykeilan mallintaminen SSD 100 cm, 7 x 7 cm 2 (p), 17 x 17 cm 2 (e - ) 10 10.6.2015
GafChromic EBT3 & MC EBT3-filmin energiariippuvuus EBT3-filmi PDD-käyrän ä mittaamisessa Annoslaskenta vesialtaassa EBT3-filmin Annoslaskenta vesialtaassa EBT3- kanssa ja ilman identtisin laskentahiloin filmin kanssa ja ilman identtisin Aktiivisen kerroksen keskikohta @ dmax laskentahiloin (~0.03 x 10 x 0.1) elektronikeiloilla ja @ 5 cm fotonikeiialla Aktiivinen kerros @CAX Keräystilavuuden pinta-ala 10 x 10 cm 2 11 10.6.2015
GafChromic EBT3 & MC EBT3-filmin eri kerrosten materiaaleille ominainen data luotiin MC-koodin materiaalikirjastoon (PEGS4) Vetenä H2O521ICRU MC-mallinnuksissa käytettiin parametreja, joilla pyrittiin mahdollisimman tarkkaan simulointiin pienillä laskentadimensioilla (esim. pienet cutoff-arvot & min. mfp 0,1 μm) Hiukkashistorioiden lukumäärä pidettiin suurena, jotta tilastollinen epävarmuus 12 10.6.2015
GafChromic EBT3 & MC Sutherland & Rogers, MP 37(3) 2010: Overall energy dependence a.k.a a energy response Intrinsic energy dependence Absorbed dose energy dependence 13 10.6.2015
GafChromic EBT3 & MC 6 MeV 14 10.6.2015
GafChromic EBT3 & MC 9 MeV 15 10.6.2015
GafChromic EBT3 & MC 16 MeV 16 10.6.2015
Yhteenveto Laskennallisten menetelmien käyttö sädehoitoon liittyvässä menetelmäkehityksessä on välttämätöntä Filmidosimetriaan liittyvälle MC-mallinnukselle on useita sovelluskohteita Aiemmissa tutkimustöissä eri filmityyppien eri osien materiaalikoostumuksissa vaihtelua Filmin materiaalikoostumus vaihdellut myös todellisuudessa, vaikka usein oletetaan pysyneen samana Future MC work:? (muut perusominaisuudet, kliiniset sovellutukset) 17 10.6.2015
KIITOS! Kysymyksiä? 18 10.6.2015
Lisäkalvo: MC-laskennat Taysissa Laskentaympäristö Tampere Center for Scientific Computing (TCSC) Yhteensä n. 1500 laskentaydintä tä (corea/cpu:ta) Linux: Red Hat 6 distribution Yhteensä käytetty n. 3000000 CPU-tuntia Yksi laskenta vie n. 500-3000 CPU-tuntia Kerrallaan käytössä 60-120 laskentaydintä Tieteen tietotekniikan keskus (CSC) Taito-cluster: 9216 laskentaydintä (max. 896 kerralla) Tays Cluster = Carina HP: DL360p-edustapalvelin & 4 x SL210t-laskentapalvelinta 4 x 1.2TB tallennustilaa, 2.4TB kahdennettuna Laskentapalvelimet: 8 x Intel E5-2680v2 = 80 laskentaydintä 40 x 8GB RAM = 4GB / laskentaydin 19 10.6.2015