Baş-boyun kanserleri radyoterapisinde PET-BT füzyon tekniklerinin değerlendirilmesi
The evaluation of PET-CT fusion techniques in radiotherapy head and neck cancers
Yazar: AYŞEGÜL ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. FADİME AKMAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Amaç: Çalışmadaki amacımız, baş-boyun tümörlü hastalarda, diagnostik amaçlı alınan PET görüntüleri ile planlama BT görüntülerinin iki farklı yöntemle füzyonları yapılarak, en az hata içeren füzyon yönteminin bulunup, literatür verileriyle değerlendirilerek klinik uygulamalara rehberlik etmesidir.
Hastalar ve Yöntem: Nazofarenks tümörü tanısı alan 10 hasta çalışmaya dahil edilmiştir. Hastaların PET ve BT görüntüleri alındıktan sonra, her hasta için iki farklı yöntemle (manuel ve otomatik) füzyon gerçekleştirilmiştir. Otomatik yöntem olan 'MI' yönteminde füzyon, bilgisayar aracılığla voksel yoğunluk dağılımı inceleme yoluyla gerçekleştirilmiştir. Manuel yöntem olan ''Landmark' ' füzyon yönteminde ise eşleştirme işlemi için her iki görüntüleme tekniği ile yeri tespit edilebilen üç anatomik nokta seçilmiştir. Bu anatomik noktalar BT ve PET görüntüleri üzerinde karşılıklı işaretlenerek görüntüler birleştirilmiştir. Yöntemler uygulandıktan sonra, anatomik yapıların yardımıyla, iki füzyon yöntemindeki sapma değerleri (uzunluk ve rotasyon ) karşılaştırılarak fark olup olmadığı değerlendirilmiştir. İki füzyon yöntemindeki sapma değerleri (uzunluk ve rotasyon)  karşılaştırılmasında 'non-parametrik two-related-samples testi' kullanılmıştır.
Bulgular: On nazofarenks tümörü tanılı hastada MI füzyon yöntemi uygulandıktan sonra iki ayrı referans noktada yapılan ölçümler sonucu elde edilen ortalama uzunluk değerleri; X1 fark için -4,7 (±3,81) mm, Y1 fark için -3,6 (±5,21) mm, X2 fark için -3,8 (±2,9) mm ve Y2 fark için -3,2 (±3,8) mm ve rotasyonlar için ortalama değerler ise, Q sağ için -0,29° (±0,32) , Q sol için -0,55 °(±0,35)  olarak bulunmuştur. 'Landmark' yöntemi için ise aynı referans noktalarda yapılan uzunluk ve rotasyon değerleri; X1 fark için –3,84 (±1,81) mm, Y1 fark için -3,07 (±3,632) mm, X2  fark için -3,13 (±1,22) mm, Y2 fark için -2,29 (±1,38) mm, Q sağ için -0,18 ° (±0,1)  ve Q sol için -0,25° (±0,15)  olarak bulunmuştur.  Ayrıca uzunluk ve sapma değerleri karşılaştırıldığında, iki  füzyon yöntemi arasında anlamlı bir fark gözlenmemiştir.
Sonuç: Çalışmamızda, elde ettiğimiz verilerin istatistiksel analizi sonucunda,  PET – BT görüntü eşleştirilmesinin hata sınırlarının yüksek olduğu görülmüştür. PET çekimleri sırasında hasta hareketini engellemek için maske ve referans noktaların seçimi için de fiducial markerlar kullanılarak alınan görüntülerin eşleştirilmesi yapıldığında hata payları azalacaktır. Ayrıca aynı koşullarda alınan görüntüleme yöntemleri ile yapılan füzyonun daha doğru olacağı sonucuna ulaşılmaktadır.

Anahtar kelimeler: Baş-boyun tümörleri, RT, Füzyon, PET-BT.

Abstract:
Aim: Our purpose in this study is to perform fusions of diagnosting PET and planning CT images in patients with head and neck tumors using two different methods and to find the fusion method with the minimum error as well as to evaluating literature data so as to guide clinical practices.
Patients and Methods: Ten patients with nasopharynx tumors were included in the study. Two different methods (manual and automatic) were used for each patient to perform fusion once PET and CT images are obtained.  Fusion in 'MI' method, an automatic method, is performed through computer by examining voxel distribution. In 'Landmark' method, a manual method, three anatomic spots pinpointed by both imaging techniques are assigned for matching process. These anatomic spots are mutually marked in CT and PET images and before the images were combined. After fusion methods were fulfilled, the deviation values (length and rotation) in two fusion methods were compared so as to evaluate any possible differences.  'Non-parametric two-related-samples test was used on 10 patients diagnosed with head and neck tumors in comparison of the deviation values (length and rotation) in two fusion methods.  
Results: Average values obtained through measurements at two different reference points after MI fusion method was deployed in 10 patients with head and neck tumors are as the followings: X1 gap -4,7 (±3,81) mm, Y1 gap -3,6 (±5,21) mm, X2 gap -3,8 (±2,9) and Y2 -3,2 (±3,8) mm and average values for rotations were as the followings; Q right -0,29° (±0,32), Q left -0,55° (±0,35).  Length and rotation values for 'Landmark' method assigned at the same reference points were as the followings: X1 gap -3,84 (±1,81) mm, Y1 gap -3,07 (±3,632) mm, X2 gap -3,13 (±1,22) mm, Y2 gap 2,29 (±1,38) mm, Q right 0,18° (±0,1) and Q left 0,25 (±0,15). In addition, when the length and deviation values were compared, a significant difference between the two fusion methods was not observed.
Conclusion:  This study, based on the statistical analyses of the data obtained, demonstrates that PET – CT image matching has a high margin of error. Using immobilization masks in order to prevent patients from moving during PET image acquisition and using fiducial marks in order to spot reference points will diminish the error margin of fusion. Also, performing fusion of image taken under the same conditions will be more accurate. 
Keywords: Head and neck tumors, Radiotherapy, Fusion, PET-CT.