Yüksek şiddetli odaklanmış ultrasonun (HIFU) kolon kanseri hücre hatları üzerindeki biyolojik etkilerinin karakterizasyonu
Characterization of the biological effects of high intensity focused ultrasound (HİFU) on colon cancer cell lines
Yazar: EMEL ÇETİN
Danışman: PROF. DR. OYA ORUN ; DR. BAKİ KARABÖCE
Marmara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Hücre dizisi = Cell line ; Kolon neoplazmları = Colonic neoplasms ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Radyometri = Radiometry ; Ultrasonografi = Ultrasonography

Özet:
Amaç:
Bu çalışmada HIFU dönüştürücüleri tarafından iki farklı kolon kanseri hücre hattı üzerine uygulanan farklı ultrasonik doz değerlerine karşılık ortaya çıkan biyolojik etkilerin incelenmesi amaçlanmıştır.
Gereç ve Yöntem:
Çalışmada, Sapareto ve Dewey tarafından hipertermi tedavileri için önerilen teorik model kullanılarak ultrasonik doz hesaplamaları yapılmıştır.  Hesaplanan ultrasonik termal doz değerlerini kolon kanseri hücre hatlarına uygun bir şekilde verebilmek için gerekli olan sıcaklık karakterizasyonları yapılmıştır. Ayrıca, farklı marka ve model bir HIFU dönüştürücüsü ve kendi ürettiğimiz bir ultrasonik dönüştürücünün oluşturduğu sıcaklık etkilerinin karakterizasyonları da hem 24 kuyulu plaka hem de fantom dokular üzerinde gerçekleştirilmiştir. Ardından, istenilen termal doz değerlerini oluşturacak şekilde, iki farklı kolon kanseri hücre hattına HIFU uygulanmıştır. HIFU uygulanan kuyucuklarda ve bu kuyulara en yakın konumda bulunan ve doğrudan HIFU'nun odak noktasında olmayan kuyucuklarda bulunan hücrelerde oluşan biyolojik yanıtlar belirlenmiştir. Hücre canlılığı, apoptoz ve nekroz analizleri MTT, MMP ve TALI yöntemleri ile belirlenmiştir. İstatistiksel değerlendirmeler için ANOVA yöntemi kullanılmıştır.
Sonuçlar ve Yorum:
HIFU uygulanması sonucu kolon kanseri hücre hatları üzerinde gelişen biyolojik yanıtların dozla doğru orantılı olduğu belirlenmiştir. Yüksek dozlarda ise etki alanının genişlediği ve komşu hücrelerin de ultrasonik alandan etkilendiği gözlemlenmiştir. HIFU uygulanırken etkin bir dozimetri çalışması gereklidir ve dozimetri için "eşdeğer kümülatif termal doz" yöntemi kullanılabilir.

Abstract:
Objective:
The aim of this study was to investigate the biological effects of HIFU transducers on two different colon cancer cell lines in response to different ultrasonic dose values.
Materials and Methods:
In the study, ultrasonic dose calculations were performed using the theoretical model proposed by Sapareto and Dewey for hyperthermia treatments. The required temperature characterizations have been made in order to give the calculated ultrasonic thermal dose values to the colon cancer cell lines in an appropriate manner. In addition, the characterization of the temperature effects of a different branded HIFU transducer and our own production of an ultrasonic transducer were performed on both 24-well plate and phantom tissues. Then, to form the desired thermal dose values in the two different colon cancer cell lines HIFU was applied. Biological responses were determined in the wells directly in the focus of HIFU and in the cells adjacent to these wells (adjacent to the focal field of HIFU). Cell viability, apoptosis and necrosis were determined by MTT, MMP and TALI methods.  ANOVA method was used for statistical evaluations.
Results and Conclusions:
It was determined that the biological responses on colon cancer cell lines as a result of HIFU application were directly proportional to absorbed dose. At high doses, it was observed that the effect area was enlarged and neighbouring cells were affected by the ultrasonic field. An effective dosimetric study is required when applying HIFU and the "equivalent cumulative thermal dose" method can be used for dosimetry.