Radiotherapy forward and inverse problem applying Boltzmann transport equation (Sädehoidon suora ja käänteisongelma Boltzmannin siirtoyhtälön avulla), Kyo:n julkaisuja C 204

Boman Eeva (FM) 27.1.2007\nLuonnontieteiden ja ympäristötieteiden tiedekunta\nFysiikka\nRadiotherapy forward and inverse problem applying Boltzmann transport equation (Sädehoidon suora ja käänteisongelma Boltzmannin siirtoyhtälön avulla)\n\nVastaväittäjä: Dosentti Mikko Tenhunen, HYKS\nKustos: Dosentti Marko Vauhkonen, Kuopion yliopisto\n\nVäitöskirjan tiivistelmä:\n\nSädehoidon mallinnus siirtoyhtälön avulla\n\nSädehoidon tarkoituksena on tuhota pahanlaatuinen syöpäkudos ja samalla säästää syöpäkudosta ympäröivät terveet kudokset. Tavallisesti ulkoisessa sädehoidossa syöpäkudos pyritään tuhoamaan kohdistamalla siihen ulkopuolelta tulevaa suurienergistä ionisoivaa fotoni tai elektroni säteilyä. Toinen mahdollisuus on sisäinen sädehoito, missä tuhottavaan kohteeseen asetetaan ionisoivia säteilylähteitä. Säteilyn mittana käytetään annosta.\n\nKoska kudoksen saamaa säteilyannosta ei pystytä määrittämään ihmisen sisältä, tarvitaan laskennallinen malli, jolla määritetään kohteen saama annosjakauma, kun ihmisen anatomia ja säteilylähteen ominaisuudet tunnetaan. Tätä kutsutaan sädehoidon suoraksi ongelmaksi. Suoralle ongelmalle on aina olemassa myös käänteisongelma. Sädehoidon käänteisongelmassa pyritään löytämään sellainen hoitosuunnitelma, jolla päästään parhaaseen annosjakaumaan kohteessa, jolloin terveen kudoksen saama annos minimoituu ja toisaalta syöpäkudos tuhoutuu.\n\nVielä nykyäänkin kliinisesti käytössä olevat sädehoidon annoslaskentamallit perustuvat pitkälti approksimaatioihin ja erilaisiin korjauskertoimiin vaikkakin tietokoneiden laskentatehokkuuden paraneminen alkaa mahdollistaa tarkempien mallien käytön käytännön annossuunnittelussa. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin sädehoidon mallintamista Boltzmannin siirtoyhtälön avulla. Siirtoyhtälö perustuu hiukkasten tasapainoon tilavuuselementissä. Yhtälö on suuridimensioinen ja sen ratkaisemiseksi tarvitaan todellisissa tapauksissa numeerisia menetelmiä. Numeeristen menetelmien käyttö edellyttää ratkaisun olemassaolon ja yksikäsitteisyyden tarkastelua. Väitöskirjatyö sisältää näitä tarkasteluja. Sädehoidon suoran ongelman ratkaisemiseksi käytettiin äärellisten elementtien menetelmää.\n\nSädehoidon käänteisongelmaa tarkasteltiin reunakontrollin avulla minimoimalla annosjakaumalle kohteessa asetettu sakkofunktio. Malli kohteen annosjakaumalle saatiin siirtoyhtälöpohjaisesta suorasta ongelmasta. Ongelma on jälleen hyvin suuridimensionaalinen. Väitöskirjatyössä tutkittiin käänteisongelman parametrisointia, jolloin vapaiden muuttujien määrä väheni oleellisesti ja globaalioptimointi oli mahdollista. Käänteisongelmaa simuloitiin muutamilla simulaatioilla.\n\nKuopion yliopiston julkaisuja C. Luonnontieteet ja ympäristötieteet. ISBN 978-951-27-0682-2\nKuopion yliopisto\nViestintä\ntiedotus@uku.fi

ISBN-10:
978-951-27-0682-2
Kieli:
eng
Sivumäärä:
138 s.
Tekijät:
Boman Eeva(diss)
Tuotekoodi 020250
22,00 €