Ο βασικός στόχος αυτής της εργασίας είναι η μελέτη της θεωρητικής συμπεριφοράς και τα πλεονεκτήματα της γενικευμένης βάθμωσης δόσης-απόκρισης, καθώς και η έρευνα για τη χρησιμότητα της γενικευμένης βάθμωσης δόσης-απόκρισης σε πρακτικά ακτινοβιολογικά πλάνα θεραπείας μέσω χρήσης της πλατφόρμας RayStation. Τέλος, θα διερευνηθεί η επίδραση της αρχιτεκτονικής του οργάνου (παράλληλη / σειριακή). Βασικό υλικό της μελέτης μας ήταν το λογισμικό για το σχεδιασμό πλάνων θεραπείας RAYSTATION 1.9, που αναπτύχθηκε και σχεδιάστηκε από τη RAYSEARCH LABORATORIES AB, Στοκχόλμη, Σουηδία. Εκτός από αυτό, κάναμε εκτεταμένη χρήση βασικών θεωρητικών τύπων που σχετίζονται με τον υπολογισμό του TCP, NTCP, P + και του γ(D) καθώς και με την ακτινοβιολογικά μοντέλα. Σε ό, τι αφορά τις μεθόδους της μελέτης αυτής, πρώτον υπολογίσαμε θεωρητικά το γ(D) για TCP και NTCP αντίστοιχα, για την ετερογενή κατανομή της δόσης σε διαφορετικά μεγέθη, προκειμένου να επαληθεύσουμε τους υπολογισμούς του RAYSTATION για TCP και NTCP. Επιπλέον, έχουμε δημιουργήσει ένα πλάνο θεραπείας με το όργανο-στόχος και τα όργανα που βρίσκονται σε κίνδυνο να βρίσκονται στην ίδια περιοχή ενδιαφέροντος, προκειμένου να ελέγξουμε την εγκυρότητα του συστήματος για την συνάρτηση P + καθώς και των γενικευμένων γ(D). Επιπλέον, έχουμε θέσει μια σειρά από διαφορετικά πλάνα θεραπείας με το όργανο-στόχος και τα όργανα σε κίνδυνο σε διαφορετικές περιοχές ενδιαφέροντος όπου αυξήσαμε τη μέση δόση, προκειμένου να διερευνήσουμε τη συμπεριφορά του ΔP(μεταβολή απόκρισης) και του γ(D), πριν και μετά την αλλαγή της δοσολογίας. Επίσης υπολογίσαμε θεωρητικά τις ποσότητες αυτές, προκειμένου να εξακριβωθεί η εγκυρότητα των θεωρητικών εκφράσεων συγκρίνοντας τες με τις τιμές που το σύστημα παρήγε σε μας. Τέλος, προσπαθήσαμε να διερευνήσουμε τη συμπεριφορά της ποσότητας ΔP υπολογίζοντας το σχετικό σφάλμα μεταξύ της πραγματικής και την κατά προσέγγιση τιμής χρησιμοποιώντας το Poisson και το Probit μοντέλο, για την περίπτωση όπου έχουμε ένα όργανο-στόχος το οποίο αποτελείται από δύο τμήματα σε παράλληλη αρχιτεκτονική και με τον ίδιο αριθμό κλώνων. Όσον αφορά τα αποτελέσματά μας, πρώτα απ 'όλα, επαληθεύσαμε θεωρητικά τους υπολογισμούς του RAYSTATION για τo γενικευμένο γ(D) και την αντικειμενική συνάρτηση με τη χρήση ενός ανεξάρτητου τρόπου υπολογισμών. Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι μετά από μια μικρή μεταβολή (αύξηση) της δόσης, το όργανο που έχει επηρεαστεί περισσότερο, είναι το όργανο με το υψηλότερο γενικευμένο γ(D). Εκτός από αυτό, ελέγχθηκε η εγκυρότητα των θεωρητικών εκφράσεων σχετικά με τον υπολογισμό της μεταβολής της απόκρισης και του γενικευμένου γ(D), αλλά μόνο για την περίπτωση μικρής μεταβολής της δόσης. Ειδικά για την περίπτωση του 50% TCP και NTCP, οι θεωρητικές τιμές που το σύστημα παρέχει εμφανίζουν μεγάλη προσέγγιση με τις πειραματικές, γεγονός που αποδεικνύει τη μεγάλη σημασία του D50 μοντέλου στο προσδιορισμό των κλινικών επιπέδων απόκρισης. Τέλος, όσον αφορά το τελευταίο μέρος των υπολογισμών μας, μπορούμε εύκολα να πούμε ότι η συμπεριφορά της ΔPapprox εμφανίζεται λογική, διότι, για τα δύο μοντέλα που χρησιμοποιήσαμε, πλησιάζει σημαντικά την πραγματική ΔP γύρω από την περιοχή του 50% ή 37%, όπως και αναμέναμε. Επαληθεύσαμε σε αρκετά ικανοποιητικό επίπεδο κάποιες βασικές θεωρητικές προσεγγίσεις για την κλίση δόσης-απόκρισης σχετικά με τη μη ομοιόμορφη κατανομή δόσης μέσω της πλατφόρμας RayStation αλλά το πιο σημαντικό πράγμα είναι το γεγονός ότι η χρησιμότητα της των γενικευμένης βάθμωσης δόσης-απόκρισης είναι εξαιρετικά σημαντική, διότι δίνει στο σχεδιαστή των πλάνων θεραπείας τη δυνατότητα να ερευνήσει ακριβώς το όργανο το οποίο, θα επηρεαστεί περισσότερο μετά από μια μικρή αύξηση της δόσης και ως εκ τούτου θα είναι σε θέση να βελτιστοποιήσει το πλάνο για αύξηση ελέγχου του όγκου αλλά και ελαχιστοποίηση επιπλοκών των υγειών ιστών. / The basic aim of that work is the study of the theoretical behavior and merits of the Generalized Dose-Response gradient as well as the investigation of the usefulness of the generalized dose response gradient in practical radiobiological treatment planning through the use of RayStation. Last but not least, it will be investigated the influence of the organ architecture(parallel/serial). Basic material of our study was the treatment planning platform RAYSTATION 1.9 that was developed and designed by RAYSEARCH LABORATORIES AB,STOCKHOLM,SWEDEN. Except for that ,we made extensive use of basic theoretical formulas that are related to the calculation of TCP, NTCP, P+ and Generalized Gamma as well as to the radiobiological models. As far as the methods of that study are concerned, firstly we calculated theoretically the Generalized Gamma for TCP and NTCP respectively, for heterogeneous dose distribution to different volumes in order to verify RAYSTATION computations for TCP and NTCP. Furthermore, we set a treatment plan with the target organ and the organs at risk in the same ROI in order to check the validity of the system concerning the objective function P+ and the Generalized Gamma. Moreover ,we set a number of different treatment plans with the target organ and the organs at risk in different ROIs and we increased the mean dose in order to investigate the behavior of change in response and that of γ(D) ,before and after the change in dose and to calculate theoretically these quantities, in order to verify the validity of the theoretical expressions by comparing them with the values that the system is providing to us. Finally, we tried to investigate the behavior of ΔP by calculating the relative error between the real and the approximate value using the Poisson and the Probit model, for the case of having a target organ consisting of two compartments in a parallel architecture and with the same number of clonogens. Concerning our results, first of all, we verified theoretically the computations of the RAYSTATION about the Generalized Gamma and the objective function by using an independent way of calculations. Furthermore, we proved that after a small change (increase) in dose ,the organ that is being affected most ,is the organ with the highest Generalized Gamma. Except for that, we verified the validity of the theoretical expressions concerning the calculation of the change in response and that of Generalized Gamma but only for the case of small change in dose. Especially for the case of 50% TCP and NTCP, the theoretical and the values that the system is providing appear great approximation, a fact that proves the high importance of D50 model in specifying clinical response levels. Finally, concerning the last part of our calculations, we easily can say that the behavior of ΔPapprox looks sensible because, for both models that we used, it approaches significantly the real ΔP around the region of 50% or 37% response, as we were expecting. We verified in a quite satisfying level some basic theoretical approaches for dose-response gradient concerning the non-uniform dose delivery through the RayStation platform but the most important thing is the fact that the usefulness of the of the Generalized Dose response gradient is extremely important because it gives to the planner the opportunity to investigate precisely which organ, from the normal tissues will be affected most after a small increase in dose and as a result he will be able to optimize the plan for higher tumor control and lowest normal tissue complications. *This work had been done in collaboration with the Division of Medical Radiation Physics, Department of Oncology-Pathology, Karolinska Institute, Stockholm, Sweden

Diagnostic radiology plays an important role in the assessment and treatment of neonates, mainly premature, requiring intensive care in the Special Baby Care Unit (SBCU), because they have highly mitotic state of their cells and thus they are more radiosensitive. It is often necessary to perform a large number of X-ray examinations depending upon the infant's birth-weight, gestational age and respiratory problems. It is therefore important to ensure that radiation doses from radiographic examinations carried out in neo-natal units are kept to a minimum while maintaining the quality of radiographic images in a high level. An optimization study on radiation dose and image quality in neonatal radiography is presented. Our sample consists of 135 neonatal radiographic examinations, which performed on 54 neonates. All examinations were performed using the same mobile unit and under manual exposure control. Neonates were categorized into four groups depending on birth-weight. ESD was estimated from the exposure parameters (kVp, mAs) and tube output and also with using of Dose-Area Product (DAP). For the evaluation of image quality, our sample consists of 195 images (75 screen film images, 60 CR images in printed form and 60 CR images in electronic form) were assessed by two observers and were based on the visibility of certain anatomical features using a five-grade scale. ESDoutput values increased with increasing weight and ranged from 16.8 μGy to 64.7 μGy, with a mean value of 36 μGy for all radiographs. Similarly, ESDDAP values ranged from 14.8 μGy to 48.5 μGy with a mean of 29 μGy. Analyzing, the mean ESD for CR images was found 34.8 μGy and for screen film images 36.9 μGy. ESD values for CR images have the same behavior as ESD values for SF images. However, the majority of the acquired values are lower than the proposed Dose Reference Levels by Commission of European Communities (CEC: 80 μGy) and National Radiological Protection Board (NRPB: 50 μGy). Image quality evaluation revealed the feasibility of achieving a diagnostically satisfactory image using both low and high tube voltage techniques, with the latter resulting in reduced ESDs. The results suggest that the use of high tube voltage techniques could result in further reductions in neonatal dose, without image quality degradation, underlying the requirement for establishing standard examination protocols for neonatal radiography with respect to neonatal weight. / Η Διαγνωστική ακτινολογία παίζει σημαντικό ρόλο στην αξιολόγηση και τη θεραπεία των νεογνών, κυρίως των πρόωρων, καθώς απαιτείται η εντατική φροντίδα τους στην Ειδική Μονάδα Φροντίδας Νεογνών, λόγω της μεγάλης μιτωτικής δραστηριότητας των κυττάρων τους και κατα συνέπεια της ακτινοευαισθησίας τους. Είναι συχνά απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένας μεγάλος αριθμός ακτινογραφικών εξετάσεων που εξαρτώνται από το βάρος γέννησης, την περίοδο κύησης και τα αναπνευστικά προβλήματα. Επομένως, είναι σημαντικό να εξασφαλιστεί ότι οι δόσεις ακτινοβολίας από ακτινογραφικές εξετάσεις που πραγματοποιούνται σε μονάδες νεογνών περιορίζονται στο ελάχιστο, ενώ η ποιότητα των ακτινογραφικών εικόνων διατηρείται σε υψηλά επίπεδα. Μια μελέτη για τη βελτιστοποίηση της δόσης της ακτινοβολίας και της ποιότητας της εικόνας σε ακτινογραφίες νεογνών παρουσιάζεται παρακάτω. Το δείγμα μας αποτελείται από 135 ακτινογραφικές εξετάσεις νεογνών, οι οποίες πραγματοποιήθηκαν σε 54 νεογνά. Όλες οι εξετάσεις πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας την ίδια φορητή ακτινογραφική μονάδα και με χειροκίνητο έλεγχο έκθεσης. Τα νεογνά ταξινομήθηκαν σε τέσσερις ομάδες ανάλογα με το βάρος γέννησης. Η Επιφανειακή δόση (ESD) εκτιμήθηκε από τις παραμέτρους της έκθεσης (kVp, mΑs), αλλά και με τη χρήση του DAP. Για την αξιολόγηση της ποιότητας της εικόνας, το δείγμα αποτελούνταν από 195 εικόνες (75 συμβατικές, 60 ψηφιακές (CR) σε έντυπη μορφή και 60 ψηφιακές εικόνες (CR) σε ηλεκτρονική μορφή) οι οποίες αξιολογήθηκαν από δύο παρατηρητές και βασίστηκαν στην ορατότητα ορισμένων ανατομικών χαρακτηριστικών χρησιμοποιώντας μια πενταβάθμια κλίμακα. Οι ESDoutput τιμές αυξάνονται με την αύξηση του βάρους και κυμαίνονται από 16.8μGy σε 64.7μGy, με μέση τιμή 36μGy για όλες τις ακτινογραφίες. Ομοίως, οι ESDDAP τιμές κυμαίνονται από 14.8 μGy σε 48.5 μGy, με μέση τιμή 29 μGy. Αναλυτικά, η μέση τιμή ESD για τις ψηφιακές (CR) εικόνες βρέθηκε 34.8μGy και για τις συμβατικές 36.9μGy. Η ESD για CR εικόνες έχει στατιστικά την ίδια συμπεριφορά με την ESD για SF εικόνες. Η πλειοψηφία των αποκτηθέντων τιμών είναι χαμηλότερες από τα Διαγνωστικά Επίπεδα Αναφοράς που έχουν προταθεί από την Επιτροπή της Ευρωπαϊκής Ένωσης (CEC: 80μGy) και το National Radiological Protection Board (NRPB: 50μGy) για προσθοπίσθιες ακτινογραφίες θώρακος νεογνών. Η αξιολόγηση της ποιότητας της εικόνας αποκάλυψε την δυνατότητα επίτευξης μιας διαγνωστικά ικανοποιητικής εικόνας χρησιμοποιώντας τόσο χαμηλές όσο και υψηλές τάσεις, με τις τελευταίες να οδηγούν σε μείωση των επιφανειακών δόσεων (ESDs). Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η χρήση τεχνικών υψηλής τάσης μπορούν να οδηγήσουν σε περαιτέρω μείωση των δόσεων στα νεογνά, χωρίς να υποβαθμίζεται η ποιότητα της εικόνας, τα οποία βασίζονται στην απαίτηση καθορισμού τυποποιημένων πρωτοκόλλων εξέτασης για ακτινογραφίες σε νεογνά σε σχέση με το βάρος τους.

Στην παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία μελετάται το πρόβλημα των θωρακίσεων ακτινοπροστασίας σε τρεις χαρακτηριστικούς χώρους ενός εργαστηρίου Πυρηνικής Ιατρικής, σύμφωνα με τους Κανονισμούς Ακτινοπροστασίας. Οι υπολογισμοί έγιναν με την εφαρμογή λογιστικών φύλλων Microsoft Excel. Ο σκοπός των κάθε είδους θωρακίσεων ιοντιζουσών ακτινοβολιών είναι η μείωση της δόσης της ακτινοβολίας στην οποία εκτίθενται και απορροφούν οι εργαζόμενοι, οι ασθενείς/εξεταζόμενοι αλλά και οι απλοί επισκέπτες σε χώρους ακτινοβόλησης ή γειτονικών, μέσα στα επιτρεπτά όρια. Στην μελέτη αυτή υπολογίζεται το πάχος θωράκισης που χρειάζεται να τοποθετηθεί σε έναν χώρο έτσι ώστε να μην γίνεται υπέρβαση των Περιοριστικών Επιπέδων Δόσεων (Π.Ε.Δ.). Τα πιο κοινά υλικά θωράκισης είναι ο μόλυβδος, το μπετό/σκυρόδεμα και ο σίδηρος. Ο πρώτος χώρος περιέχει ένα ραδιοϊσότοπο, μέσα σε κρύπτη, ενώ υπολογίζεται και ο ρυθμός δόσης σε ένα άτομο, το οποίο μπορεί να βρίσκεται είτε μέσα στον ίδιο χώρο είτε σε παρακείμενο. Ο δεύτερος χώρος περιέχει δύο ραδιοϊσότοπα, και υπολογίζεται η συνολική θωράκιση που απαιτείται. Ο τρίτος χώρος είναι ο χώρος αναμονής ενός πραγματικού εργαστηρίου Πυρηνικής Ιατρικής, μέσα στον οποίο μπορούν να υπάρχουν ταυτόχρονα μέχρι επτά ασθενείς, σε κάθε έναν από τους οποίους έχει χορηγηθεί το απαραίτητο ραδιοφάρμακο για την δική του εξέταση. Επιπλέον, λαμβάνεται υπ’ όψιν η ενδοαπορρόφηση σε κάθε ασθενή, θεωρώντας ότι αποτελείται από έναν κύλινδρο (το σώμα) και μια σφαίρα (το κεφάλι). Ο χώρος αναμονής περιβάλλεται από τον διάδρομο, την αίθουσα αιμοληψιών, το θερμό εργαστήριο, το δωμάτιο εφαρμογής και ο χώρος της γ-κάμερας. Η εφαρμογή λογιστικών φύλλων Microsoft Excel επελέγη για την υλοποίηση των υπολογισμών, ούτως ώστε οι εξισώσεις και οι υπολογισμοί να είναι ανοικτοί και εύκολα επαληθεύσιμοι από τον χρήστη. Επιπλέον, το πακέτο Microsoft Excel καθώς και η λειτουργία του είναι ευρέως διαδεδομένα. Ο χρήστης έχει πλήρη έλεγχο σε κάθε παράμετρο του κάθε χώρου, όπως π.χ. διαστάσεις του χώρου, ραδιοϊσότοπο και ενεργότητα, εξέταση, μέγεθος ασθενούς, κατηγορία παρακείμενων χώρων, υλικό θωράκισης κτλ. Η εφαρμογή διαβάζει αυτόματα ό,τι πληροφορίες απαιτούνται (π.χ. Περιοριστικά Επίπεδα Δόσης, Half-Value Layer κτλ.) από τον πίνακα δεδομένων, ο οποίος και αυτός μπορεί να ενημερωθεί ή εμπλουτιστεί από τον χρήστη, και υπολογίζει τις ζητούμενες θωρακίσεις. Τέλος, η εφαρμογή έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να είναι ευέλικτη και να μπορεί εύκολα να χρησιμοποιηθεί για άλλους χώρους και εργαστήρια, είτε ως έχει είτε με μικρές τροποποιήσεις. / This Master Thesis studies the problem of radiation protection shielding in three typical areas of a Nuclear Medicine Laboratory, in accordance with Radiation Protection Regulations. The actual calculations are performed using the spreadsheet software package Microsoft Excel. The purpose of any type of ionizing radiation shielding is to reduce to within the allowable limits the dose of radiation that workers, patients and ordinary visitors are exposed to and absorb either in radiation areas or in adjacent ones. In this study the thickness of shielding which needs to be placed in an area so as not to exceed the Dose Constraints is calculated. The most common shielding materials are lead, concrete and iron. The first area contains a radioisotope within a crypt, and the dose rate is calculated to an individual, who may be located either within the same room or in an adjacent one. The second area contains two radioisotopes, and the required total shielding is calculated. The third area is the waiting room of an actual Nuclear Medicine laboratory, in which up to seven patients, each of whom has been administered the necessary radiopharmaceutical for his examination, can exist simultaneously. The internal absorption of each patient is taken into account, modeling the patient as consisting of a cylinder (the body) and a sphere (the head). The waiting room is surrounded by a corridor, the blood sampling room, the hot lab, the radionuclide administration area, and the gamma camera area. The spreadsheet application Microsoft Excel was chosen for the implementation of the calculations, so that the equations and calculations be open and easily verifiable by the user. In addition, Microsoft Excel and its use are widespread. The user has full control over every aspect of each area, e.g. dimensions of space, radioisotope and activity, examination, patient size, category of adjacent area, shielding material etc. The application automatically reads the required information (e.g. Dose Constraints, Half-Value Layer etc.) from the data table, which may also be updated and enriched by the user, and calculates the required shielding. Finally, the application is designed to be flexible and can easily be used for other areas and laboratories, either as it is or with minor modifications.

Αντικείμενο αυτής της διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη της δυναμικής σύμμορφης ακτινοθεραπείας με χρήση φυσικών διαμορφωτών δέσμης. Η δυναμική διαμόρφωση δέσμης επιτυγχάνεται με δύο ειδών φυσικούς διαμορφωτές δέσμης: τους προστατευτές, που είναι αντίγραφα σε σμίκρυνση του υπό προστασία οργάνου, κατασκευασμένα από υλικό μεγάλου ατομικού αριθμού, και διατηρούν διεύθυνση παράλληλη σε αυτό κατά την περιστροφή, και τους διαμορφωτές, που τοποθετούνται και στις δύο πλευρές του προστατευτή εξασφαλίζοντας ομοιόμορφη δόση στην περιοχή του όγκου. Για τον σκοπό αυτό αναπτύχθηκε μαθηματικό μοντέλο που περιγράφει τις βέλτιστες διαστάσεις και τις ακριβείς θέσεις των διαμορφωτών κατά τη διάρκεια της περιστροφής της ακτινογραφικής κεφαλής με βάση τις αρχές που διέπουν την κίνησή τους. Παράλληλα αναπτύχθηκε ένα εργαλείο λογισμικού, που ενσωματώνει το μαθηματικό υπόβαθρο και διευκολύνει την εισαγωγή των παραμέτρων θέσης και σύστασης των διαμορφωτών δέσμης. Το εργαλείο λογισμικού ενσωματώθηκε στον προσομοιωτή θεραπείας ακτινοβολίας Monte Carlo (MCRTS), που χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της διάδοσης της ακτινοβολίας στη γεωμετρία του σχεδιασμένου συστήματος. Πραγματοποιήθηκαν μελέτες προσομοίωσης για την αποτελεσματικότητα της φυσικής διαμόρφωσης δέσμης στην περίπτωση όγκων στη περιοχή της κεφαλής και του αυχένα, βασισμένες σε γεωμετρική περιγραφή είτε με αναλυτικά αντικείμενα, είτε με στοιχειώδεις όγκους. Μελετήθηκε επίσης η επίδραση των διαμορφωτών στην τροποποίηση της κατανομής δόσης στις περιοχές που περιβάλλουν την προστατευμένη περιοχή. Οι μελέτες αυτές έδειξαν ότι η περιστροφική θεραπεία με διαμόρφωση δέσμης προσφέρει την επαρκή προστασία και ομοιόμορφη κατανομή δόσεων έξω από την προστατευμένη περιοχή. Προσομοιώσεις που χρησιμοποίησαν διαμορφωτές διαφορετικών υλικών οδήγησαν σε παρόμοιες κατανομές δόσεων. Επιπλέον μελετήθηκε η επίδραση των παραμέτρων του προστατευτή στη κατανομή δόσης στην περιστροφική θεραπεία. Εξετάστηκε η επίδραση μιας σειράς υλικών, που συνήθως χρησιμοποιούνται για προστασία στην ακτινοθεραπεία, καθώς επίσης και η επίδραση μερικών νέων μέταλλο-πολυμερών σύνθετων υλικών. Τα μέταλλο-πολυμερή σύνθετα παρέχουν προστασία στα ζωτικής σημασίας όργανα, συγκρίσιμη με αυτή του μολύβδου, εάν η πυκνότητα τους είναι υψηλή. Η τεχνική που μελετήθηκε έδωσε πολύ ικανοποιητικά αποτελέσματα από άποψη κατανομής δόσης και σχέσης κόστους-αποτελέσματος. / This doctoral thesis addresses dynamic intensity modulation by means of physical beam modifiers. The principles of gravity-oriented devices were generalized and extended, preserving principles of a beam shaping, but introducing motor-driven “patient-oriented” beam modifying devices. Beam modifying devices were divided in two categories: protectors and shapers. The protectors are diminished copies of the Organs At Risk (OARs) and stay parallel to them during gantry rotation, keeping them in the attenuated field for every gantry angle. Shapers are placed at the both sides of the protector to ensure uniform dose in the Planning Target Volume (PTV). Mathematical formalism for calculations of the dimensions and the initial coordinates of the beam modifying devices was developed as well as the laws of their motion during gantry rotation were derived. A software tool, incorporating the mathematical background, with user interface to facilitate the introduction of the input parameters was created. The software module was subsequently integrated into a Monte Carlo Radiation Therapy Simulator (MCRTS), used to simulate particle transport through the designed system. Simulation studies of field shaping in rotational therapy by means of beam modifying devices were carried out. Dose distributions in solid-geometry and voxel-based neck models were evaluated. Furthermore, the effectiveness of the shapers to modify the dose distribution outside the protected area was studied. The results of simulation studies showed that rotational therapy with beam modifying devices offers adequate protection of the OAR and a uniform dose distribution outside the protected region. Studies using shapers of different materials were also carried out and resulted in similar dose distributions. Additionally, the effect of protector’s parameters on the dose distribution in rotational therapy was studied in the thesis. A range of materials, consisting of commonly used for protection in radiotherapy, as well as by some new metal-polymer composites was under investigation. The metal-polymer composites can rival the lead in the protection of vital organs if the density provided is high. The presented technique has showed promising results in terms of conformal dose delivery and can be a preferred choice in radiotherapy departments due to comprehensive and adequate protection of the OAR and uniform dose in PTV ensured as well as of its cost effectiveness.