علوم - دكتوراة
Permanent URI for this collectionhttps://repository.neelain.edu.sd/handle/123456789/511
Browse
3 results
Search Results
Item EVALUATION OF RADIATION EXPOSURE TO PATIENT AND STAFF DURING UROLOGIC INVESTIGATION IN KHARTOUM STATE(AL-Neelain University, 2017) Hanaa Mohammed Barakat Ahmedهدفت هذه الدراسة لتحديد قيمة الجرعات الاشعاعية لفحوصات مرضي الجهاز البولى (IVU,ASU,MCUG) ممثلة في الجرعه السطحية والجرعه المكافئة وايضا مستوي الجرعه المرجعيه للمستشفيات فى ولاية الخرطوم. أمكن تحديد قيمة الجرعات الاشعاعية ل 229 حاله تحت فحص IVU ل ثمانية مستشفيات بصوره مباشره بأستخدمت كواشف التألق الحراري ( TLD) المعاير (GR200A LiF المطعم بMg, Cu ً P) أو بصورة مباشره باستخدام معادلة الجرعه الاشعاعيه السطحيه .أيضا قيست الجرعات الاشعاعيه لعدد243 مريض لفحص ASU 118 طفل مريض لحفص MCUG لثلاثة جهاز فلوره .وايضاً 145 أخصائي اشعة تضمن خلال هذه الدراسة . حيث وجدت قيم الجرعة السطحية والجرعة المكافئة لفحوصات IVU وASU على التوالى 6.01 ملى قري ، 0.70 ملى سيفيرت لمدى الاعمار 46-15 سنة و 17.2 ملى قري ، 1.99 ملى سيفيرت لمدى الاعمار 46 <، و 15.8 ملى قري ، 1.8 ملى سيفيرت لمدى الاعمار 15-46 سنة و10.2 ملى ، 1.19 ملى سيفرت لمدى الاعمار 46< . قيم الجرعة السطحية والجرعة المكافئة لفحص MCUG في ثلاثة فئات عمرية هى 7.04 ملى قري ، 0.18 ملي سيفيرت لمدى اقل من 1-6 سنة، ملى قري ، 0.99 ملي سيفيرت لمدى < 6-11 سنة ،و 2.69 ملي قري ، 0.32 ملي سيفرت للفئة العمرية > 11-16 سنة على التوالى . وتمت التوصية بتحديد المستوى المرجعى للجرعة المكافئة لمدى الاعمار (16-46) و(>46) لفحص IVU هو 6.01 ملي قري و 17.2 ملي قري ولفحص ASU هو 15.8 ملي قري و 10.2 ملي قري علي التوالي لفحص MCUG 7.04 ملى قري ، 8.49 ملي قري، و 2.69 ملي قري للفئات العمرية لمدى اقل من 1-6 سنة ، اقل من 6 -11 و15-10 <سنة و15 -10 سنة على التوالى . Abstract This study aimed to determine the entrance skin dose (ESD) and the effective dose (E) for patient underwent urological investigations (IVU, ASU and MCUG) and also and the local dose reference levels at Khartoum state in Sudan. Entrance skin dose (ESD) and the effective dose (E) for 229 patients underwent IVU test were directly determined using calibrated TLD (GR200A LiF doped with Mg, Cu and P), or indirectly using the entrance skin dose equation in eight hospitals. Furthermore entrance skin dose (ESD) and the effective dose (E) for 243 adult patients in ASU test and 118 children patients in MCUG test were determined in three different fluoroscopic X-ray machines .Also 145 workers (doctors, nurses, and technologist) in ASU examination were included in this study. It was found that the value of ESD, and the effective dose of IVU and ASU patients in two age ranges were 6.01mGy, and 0.70 mSv for 16- 46 years, 17.2 mGy, and 1.99mSv for >46 years, and15.8mGy and 1.8 mSv for 15-46 years, and 10.2 mGy and 1.19 mSv for >46 years respectively. For MCUG the mean ESD, and the effective dose of patients in three age ranges were 7.04 mGy, and 0.81 mSv for 0-6 years, 8.49 mGy, and 0.99 mSv for >6 11 years, 2.69 mGy, and 0.32 mSv for >11-16 years respectively. Dose reference levels 6.01mGy, 17.2mGy for IVU and 15.8mGy, 10.2 mGy for ASU equivalent to age range 16-46 and >46 years were concluded For MCUG 7.04 mGy 8.49 mGy and 2.69 mGy for ages range 0-6 years, >6 11 years and >10-15 years respectively were concluded .Item EPID BASED INVIVO TREATMENT VERIFICATION for ADVANCED RADIOTHERAPY TECHNIQUES(Al Neelain University, 2016) Ali Sid Ahmed Mohammed AliV Abstract Radiotherapy is an essential method for the treatment of cancer diseases, it can be used alone to destroy the cancer cells, also it can be used as a combination with other treatment modalities to shrink the tumor volume. The key factor for successful radiotherapy treatment is the accuracy in localizing the tumor cells and delivering the dose to the patient (treatment verification). Inaccurate radiation treatment m ight cause severe side effects because radiation damages the tumor cells, as well as the healthy normal cells. However, with the improvement of technologies, targeting the tumor became possible. This thesis concerns with improvements to in - vivo treatment v erification for intensity modulation radiation therapy. The treatment verification model is basically based on the electronic portal imaging device, and mainly compares the measured portal dose image to the predicted one. For the improvement of the model, f irst an experimental method was used to model the treatment couch, and afterwards it was included in the portal dose image prediction; this couch model compensates the beam attenuation by the treatment couch in the measured portal dose image. The model wa s verified using phantom measurements for different gantry angles, in addition to in - vivo clinical validation using head and neck and prostate cancer patients. In the second part of this thesis, the influence of the changing in patient anatomy during the r adiotherapy treatment course was investigated. It was hypothesized that an in - room acquired cone beam CT would better represent the patient’s anatomy during acquisition of the Electronic Portal Imaging Device (EPID) images than the planning CT would do, th erefore, the kilovoltage cone - beam CT scan (CBCT), acquired during the same day of the fraction, was used to calculate the portal dose image prediction instead of the planning CT. For evaluation purposes, predictions were also calculated using the patients ’ planning CT. The method was verified firstly using phantom measurements with different fields, then for 50 prostate cancer patients, 5 fractions each, measured portal dose images were compared to the predicted ones using predictions based on the planning CT, and compared to the predictions based on the cone beam CT. The results of the treatment couch model showed improvements in the agreement between measured and predicted portal dose images, especially when the beam was passing through the holder of the treatment couch. The results of using the CBCT instead of the planning CT for portal dose image predictions showed a better agreement when the cone beam CT was used instead of the planning CT. However, for some patient’s fractions VI still some deviations wer e observed, due to the fact that using the cone beam CT resolves the problem of intra - fraction anatomy changes. To solve the problem of inter - fraction anatomy changes, it was investigated whether combining in - vivo measurements performed in the first 1 – 5 fr actions could enhance agreement between measurements and predictions, comparable to pre - treatment verification VII المستخلص العلاج الإشعاعي هو وسيلة أساسية لعلاج أمراض السرطان ويمكن استخدامها وحدها لتدمير الخلايا ألسرطانية كما أنها يمكن أن تستخدم مع مجموعة من طرق العلاج الأخرى لتقليص حجم الورم . إن العامل الرئيسي لنجاح العلاج بالأشعة هو الدقة في استهداف الخلايا السرطانية للمريض وكيفية إعطاء الجرعة للمريض ( التحقق من العلاج .) جرعة العلاج الإشعاعي غير الدقيقة قد تتسبب في آثار جانبية خطيرة نس بة لان الإشعاع يؤثر على الخلايا السرطانية ، فضلا عن الخلايا الطبيعية السليمة . مع التقدم ألتكنولوجي اصبح من السهل استهداف الورم . هذه الاطروحة تتعلق بالتحسينات على نموذج التحقق من جودة العلاج باستخدام تقنية تعديل كثافة الاشعاع لعلاج الاورام السرطانية . هذا ال نموذج مبنى اساسا على جهاز تصوير البوابة الالكترونية ، ويقارن أساسا بين صورة الجرعة التى يتم قياسها وتلك المتوقعة . من أجل تحسين النموذج تم اشتقاق نموذج لطاولة العلاج ومن ثم تم إدراجها فى صورة البوابة الالكترونية المتوقعة ؛ هذا النموذج يعوض توهين الاشعاع من خلال مروره فى طاولة العلاج فى صورة البوابة الالكترونية التى يتم قياسها . تم التحقق من هذا النموذج باستخدام قياسات على شبح يشبه من حيث المكونات جسم الانسان هذه القياسات تمت لعدة زوايا مختلفة بالإضافة الى استخدام بيانات مرضى سرطان البروستاتا والرأس والعنق . فى الجزء الثانى من هذا البحث تم التحقيق في تأثير التغييرات التى تحدث في تشريح المريض أثناء العلاج الإشعاعي . بافتراض أن صورة الاشعة المقطعية ذات الشعاع المخروطي التى يتم اخذها داخل غرفة العلاج ستمثل أفضل صورة لتشريح المريض . وبناء على هذا الافتراض تم إست خدام صورة الاشعة المقطعية الكيلوفولتية ذات الشعاع المخروطى والتى تؤخذ فى نفس يوم جلسة العلاج فى حسابات الجرعة المتوقعة لصورة البوابة الالكترونية . ة ر و ص ى ل ع ء ا ن ب ة ع ق و ت م ل ا ة ع ر ج ل ا ب ا س ح م ت ا ض ي أ م ي ي ق ت ل ا و ة ن ر ا ق م ل ا ض ا ر غ لإ الاشعة المقطعية التى استخدمت لتخطيط ال علاج الاشعاعي . ت ا س ا ي ق ل ا ض ع ب م ا د خ ت س ا ب لا و أ ة ق ي ر ط ل ا ه ذ ه ن م ق ق ح ت ل ا م ت الشبحية لعدة حزم من الاشعة وبعد ذلك تم تطبيقها على مجموعة من مرضى سرطان البروستاتا ( عدد 05 مريض ) حيث تمت مقارنة خمسة جلسات لكل مريض . أظهرت النتائج المتعلقة بنموذج طاولة العلاج أن هناك تحس ينات في الاتفاق بين الصورة المتوقعة فى البوابة الالكترونية وتلك المقاسة ، وخصوصا عند مرور الشعاع من خلال حامل طاولة العلاج ب ا س ح ى ف ة ي ع ط ق م ل ا ة ع ش لا ا ة ر و ص ن م لا د ب ي ط و ر خ م ل ا ع ا ع ش ل ا ت ا ذ ة ي ع ط ق م ل ا ة ع ش لا ا ة ر و ص م ا د خ ت س ا ج ئ ا ت ن ت ر ه ظ أ ك ل ذ ك ، صورة الجرعة المتوقعة وجود ا ن م لا د ب ي ط و ر خ م ل ا ع ا ع ش ل ا ت ا ذ ة ي ع ط ق م ل ا ة ع ش لا ا ة ر و ص م ا د خ ت س إ م ت ا م د ن ع ل ض ف أ ق ا ف ت صورة الاشعة المقطعية التى استخدمت لوضع الخطة العلاجية للمريض . ومع ذلك ، لوحظت بعض الانحرافات فى بعض الجلسات لبعض المرضى ، ويرجع ذلك إلى حقيقة أن استخدام صورة الاشعة المقطعية ذات ا لشعاع المخروطى حلت مشكلة التغيرات التشريحية داخل جلسة العلاج . لحل مشكلة التغيرات التشريحية بين الجلسات ، كان التحقيق ما إذا كان الجمع في القياسات التي أجريت في الجلسات من الاولى وحتى الخامسة يمكن أن تعزز اتفاق بين القياسات والتنبؤات وقابلة للمقارنة إلى م ا قبل المعالجة التحقق .Item monte carlo study of photoneutrons from medical linear accelerator for boron neutron capture therapy applications(Al Neelain University, 2016) mohammed abd alaziz halatoABSTRACT VII Abstract Since the early 1950s Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) is performed in either nuclear react o rs or ion accelerators. Although , both of them are producing a high neutron flux b ut are not appropriate for hospital installation s due to the problems related to large dimensions, radioactive wastes, authorization, technology and economy (high financial cos t) . In contrast , electron accelerator s based neutron sources even if less efficient in term of the produced neutron flux , are rather cheap and co mpact. Currently high energy medical linear accelerators are widely available in radiotherapy centers. Low int ensi ty neutrons are commonly emit from them which can be considered as a weak in - hospital neutrons source. The aim of this work, is to increase photoneutron production from m edical linac (10 - 25 MV) to use for BNCT including the following specific objectiv es : studying the characteristics of flattened (FF) and unflattened (FFF) photon beam to select the best of them for photoneutrons production through the photonuclear reaction , to select proper neutrons’ c onverting materials, to determine an o ptimum conver ters thickness, to investigate emitted photoneutrons energies and to study dependency of n eutron yield on incident photons energy . Firstly: Varian Clinac linac was carefully modeled with beam nrc and the calculated PDDs and beam profiles were benchmarked with experimental measurements. This was followed by a comprehensive investigation of the charac teristics of flattened and unflattened photon beams through using Beamnrc and Dosxyznrc based MC simulations . Based on the results of this stage in addition to the comprehensive study of the pho to - nuclear reaction cross sections , the FFF beam was selected for photoneutron production from lead and tungsten targets . Secondly: S everal GE ANT4 simulations were performed for photoneutron production f rom lead and tungs ten targets of different thicknesses ( 0. 0 to 30 cm ) . Photons ’ beams of energies ranged from 10 to 30 MV were used in this study . The result showed that the FFF Linacs produced high photon fluence and less diverted photon beams. The intensity of emitted ph otoneutrons increase with increasing converter thickness and saturated within 7 cm lead and 6 cm tungsten. Photoneutrons yield was found to increase with increasin g photons energy. The emitted photoneutrons a ve rage energies ranged from 0.480 to 0.863 MeV f or tungsten and from 0.586 to 1.214 MeV for lead . A photoneutron flux of 3.263 ×10 8 n/cm 2 s and 2.585×10 8 n /cm 2 s have been calculated for 25 MeV medical linac equipped with 7 cm lead converter and 6cm tungsten converter , respectively. These fluxes are highe r than ones obtained in a similar work using conventional Linac, in which the calculated photoneutrons flux for a simple convertor was 3.4 5×10 6 n /cm 2 s and 1.17 ×10 8 n /cm 2 s for an optimized convertor was (Giannini et al. 2006) . Concededly , the FFF li nac increased the feasibility towards having in - hospital BNCT since the calculated photoneutron flux from the 25 MV FFF linac was not far from the BNCT useful neutrons flux criteria 1×10 9 n.cm - 1 .s - 1 . T h e emitted photoneutrons (0.48 - 1.214 MeV) are fast neutrons and need to moderate t o thermal or epithermal neutrons to use for BNCT ARABIC ABSTRACT VIII المستخلص منذ مطلع الخمسينات من ي ن ي ر ش ع ل ا ن ر ق ل ا مارس علاج الأ سر البوروني للنيوترون اما بإستخدام المفاعلا ت النووية او معجلات الأ يونات واللذان كلاهما لايصلح للتركيب داخل المستشفيات وذلك لبعض مساؤهما المتعلقة ب كبر الحجم و تراكم النف ا يات المشعة إ ة ف ا ض للصعوبات ا ل م تعلقة بالترخيص و ال ت قنية و الإقتصاد ( التكلف ة المالية العالية ) . فى المقابل ب رغم قلة فعالية معجلات الإ لكترونات من حيث كثافة النيوترونات المنتجة إلا انها تعتبر مصادر رخيصة وذات أ حجام صغيرة و ا ي ل ا ح ى ه ك ل ذ ل متوفرة فى معظم مراكز العلاج الإشعاعى . ة ي م ك ث ع ب ن ت ة د ا ع ق ليلة من الني ترونات عند استخدام أ شعة قاما ذات الطاقات العالية فى العلاج الإشعاعى بحيث يمكن اعتبار مع جل الالكترونات الطبى ذوالطاقة العالية ك م صدر ضعيف للنيوترونات داخ ل مستشفيات العلاج الإشعاعى . يهدف هذا البحث لدراسة إمكانية زيادة كمية النيوترونات المنتجة من معجل الإلكترونات الطبي ( 10 - 25 MV ) بغرض إستخدامها لعلاج الأورام عن طريق الأ سر البوروني للنيوترون لا م ت ش م على الأ هداف الخاصة التالية: د راسة خصائص حزم الفوتونات المنتجة بواسطة كل من ال م ع جل الطبى التقليدى و تلك المن تجة من المعجل ا لطبي منزوع مرشح التسطيح، ومن ث م إ سخدام أ فضلهما لإ ا ص ئ ا ص خ نتاج نيوترونات ضوئية عن طريق ظاهرة الفوتونووي . كما يهدف البحث ا ض ي ا س ل ا د ي د ح ت م ث ن م و ة ي ر ا ر ح ل ا ت ا ن و ر ت و ي ن ل ا ج ا ت ن لإ د ا و م ل ا ل ض ف أ ر ا ي ت خ لإ م ك م ل ى ل ا ث م ل ا ح و ل النيوترونات الضوئية وكذلك التحقق من طاقة النيوترونات الحرارية المنبعثة بالإض ا فة الى دراسة تأثير طاقة ا لفوتونات الساقطة على كثافة النيوترونات م ل ا نتجة . لا و ا : تم بناء نموذج لمحاكاة معجل الإ لكترونات الطبى Varian Clinac بعناية عن طريق برنامج BEAMnrc الذي يعمل على النمذجة باسخدام طريقة Monte Carlo حيث تمت مطابقة كل من منح نى جرعة العم ق ومنحنى لأ ا ع ي ز و ت ل ا فقي للجرعة المحسوبة لهذا النموذج مع نتائج قياسات معملية لنفس هذه المؤشرات ومن ثم تم ت دراسة خصائص حزمتي فوتونات مسطحة وغير مسطحة عن طريق النمذجة عبر برنامج ي Beamnrc و Dosxyznrc . ومن ثم ى ل ع ا ء ا ن ب نتائج هذه المرحلة إضافة الى الدراسة الدقي قة للمقطع العرضي للتفاعل الفوتونووي ت م إ ختيار الحزمة غير المسطحة لإنتاج نيوترونات ضوئية من هدف ي رصاص وتنجستن. : ا ي ن ا ث ة ا ك ا ح م ل ا ت ي ر ج أ لإ نتاج النيوترونات الضوئية عدة مرات ب واسطة برنامج GEANT4 و ذلك بإستخدام أ هداف رصاص و تنجس ت ك ا م س أ ت ا ذ ن م ختلفة ( 0 الى 00 سم ) وكذلك ت م د خ ت س أ فى هذه الدراسة عدة حزم من ال فوتونات تتراوح طاقتها من 10 ميقا فولت ا لى 30 ميقا فولت. أوضحت النتائج أ ن الحزمة غير المسطحة أعلى شدة وأقل تشتتا مقارنة بالحزمة المسطحة و بالتالي تعت بر الأفضل لإ نتاج الني و ترونات عن طريق التفاعل الفوتونووي (Photo nuclear reaction) . كذلك وجد أن شدة الفوتونات الضوئي ل و ح م ل ا ك م س ة د ا ي ز ب د ا د ز ت ة ج ت ن م ل ا ة س د ن ع ع ب ش ت ت م ث ن م و مك مقداره 7 سم لهدف الرصاص و 6 سم للهدف المصنوع من التنجستن. كما وجد كذلك ان كمية النيوترونات الضوئية المنتجة تزداد مع زيادة طاقة الحزمة الفوتونية ا لمستخدمة. و كذلك د ج و أن متوسط طاقة النيوترونات المنبعثة من التنجستن تتراواح ما ب ين 084.0 و 08.60 ميقا الكترون فولت و طاقة النيوترونات المنبعثة من الرصاص تتراواح ما بين 085.6 و .82.4 ميقا الكترون فولت ي ن و ت و ف ل ا ض ي ف ل ا ن ا د ج و ا م ك . الناتج بواسطة حزمة اشعة قاما طاقتها 25 ميقا فولت ى و ا س ي ) ا ي ل ا ح ة ي ب ط ل ا ت لا ج ع م ل ا ا ه ج ت ن ت ة ق ا ط ى ل ع أ ا ه ر ا ب ت ع إ ب ( 3 . 263 × 10 8 نيوترون \ سم 2 . ثانية .s) 2 (Newton/cm و 2 . 582 × 10 8 نيوترون \ سم 2 . ثانية .s ) 2 (Newton/cm من هدف رصاص سمكه 7 سم و هدف تنجس تن سمكه 6 سم على التوالي و هذا الفيض النيوتروني ( neutron flux) أكبر من الفيض المنتج سابقا ARABIC ABSTRACT IX بإستخدام معجل طبى تقليدى ( with FF ) حيث كانت قيمته تساوي 3 . 45 × 10 6 نيوترون/ سم 2 . ثانية لهدف بسيط شبيه بالهدف المس ت خدم فى هذا البحث (Giannini e م ما لاشك فيه أن المعجل الطبى منزوع مرشح الت سطيح قد زاد من إ م ك ا ن ية ممارسة علاج الأسر البوروني للنيوترون داخل المستشفيات حيث د ج و أ ن الفيض النيوتروني المنتج بواسطة حزمة فوتونات غير م رشحة طاقتها 25 ميقا فولت يساوى 3 . 263 × 10 8 نيوترون/ سم 2 . ثانية ب إعتبار ان الف يض النيوتر وني لعلاج الأسر البوروني للنيوترون هو 1 × 10 9 نيوترون/ سم 2 . ثانية . النيوترونات المنتجة تعتبر نيوترونات سريعة حيث ت ت راوح طاقتها ما ب ين 0 . 4. الى .82.4 ميقا إلكترون فولت وبالتالي يجب تبطئتها الى ني وترونات حرارية أ و epithermal neutrons لكي تستخدم فى ع لاج الأسر البوروني للنيوترون