Tedavi planlama sisteminde masa modellemesinin doz dağılımlarına ve vmat kalite kontrol sonuçlarına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of couch modeling on dose distributions at treatment planning system and on quality assurance tests of volumertric modulated arc therapy
Yazar: BİNNAZ HÜSEYİN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA CEM UZAL
Trakya Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sağlık Fiziği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Onkoloji = Oncology
Dizin: Kalite kontrol = Quality control ; Radyasyon dozajı = Radiation dosage ; Radyasyon onkolojisi = Radiation oncology ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Radyoterapi-bilgisayar yardımlı = Radiotherapy-computer assisted ; Tedavi = Treatment

Özet:
Günümüzde kullanılan IMRT ve VMAT gibi ileri radyoterapi tekniklerinde yoğunluk ayarlı ışınlama yapılarak, hedef volüm ile riskli organ arasındaki kısa mesafelerde 3BKRT planlama ile elde edilemeyecek keskin bir doz düşüşü sağlanabilmektedir. Bu nedenle tedavi planlama sisteminde tersten planlama ile hesaplatılan doz dağılımlarının, linak cihazındaki gerçek ışınlama şartlarında oluşan dozlarla yüksek bir tutarlıkla örtüşmesi gerekir. Yapılan dozimetrik çalışmalarda bu modalitelerle planlanan tedaviler için, düşük atenüasyon değerine sahip olsa da, karbon fiber yapıdaki tedavi masasının ve immobilizasyon araçlarının tedavi planlama sisteminde modellenesi önerilmektedir. Çalışmamızda masanın tedavi planlama sisteminde modellenmesinin, farklı yerleşimlerdeki tedavi volümlerinde VMAT tekniği ile yapılan planların izodoz dağılımlarına, QA ölçümlerine ve absolut nokta dozlarına olan etkisinin araştırılması amaçlandı. 
Bu amaçla 5 akciğer, 5 prostat, 5 baş-boyun ve 5 beyin yerleşimli tümörde, hastaların BT-simülatör görüntülerinden tedavi planlama sisteminde rekonstrükte edilmiş olan  fantomlarında önce masa modellenmeden, sonra modellenerek ve son olarak masa volümü tanımlanmış olan plan optimizasyona dahil edilerek, her olgu için üç ayrı VMAT planlama yapıldı. Aynı hastaya ait bu üç planda, hedef ve kritik organ volümlerindeki doz dağılımları karşılaştırıldı. Daha sonra masa volümünün optimizasyona dahil edildiği ve edilmediği planların, Elekta Infinity linak cihazında QA ölçümleri yapılarak, kendi planları ile tutarlılıkları değerlendirildi. Son olarak tedavi planlama sisteminde hesaplanmış nokta dozları ile tedavi cihazında aynı noktalarda ölçülen absolut dozlar karşılaştırıldı. Doz dağılımları değerlendirildiğinde, masa modellemesinin kritik organ volümlerindeki doz dağılımlarında belirgin bir değişime yol açmadığı, ancak hedef volüm doz dağılımında anlamlı bir değişime neden olduğu bulundu. Masa modellenmeden yapılan planların QA ölçümleri kabul sınırları altında bulunurken, masa modellenmesi yapıldığı ve optimizasyona dahil edildiği zaman bu değerlerdeki tutarlığın arttığı ve γ-indeks testini geçtiği gözlendi. Masa modellemesi yapıldığı zaman tedavi planlama sisteminde hesaplatılan nokta dozlarının, tedavi cihazındaki absolut doz ölçüm sonuçları ile yüksek oranda uyumlu olduğu bulundu.
Sonuç olarak karbon fiber masanın, VMAT tedavilerinin hedef volüm doz dağılımlarında anlamlı oranda değişimler meydana getirdiği anlaşılmaktadır. Bu nedenle tüm VMAT planlamalarında masa modellemesinin kullanılması, hesaplanan dozlarda meydana gelebilecek hata oranları azaltacak, QA ölçümleri ile olan tutarlığı arttıracaktır.

Abstract:
In advanced radiotherapy techniques such as currently used IMRT and VMAT, intensity-modulated planning can provide a sharp dose decline that can not be achieved by 3D CRT planning, in close distances between target volume and organ at risk volumes. Therefore the dose distributions calculated by inverse planning at treatment planning system should consistently match up with those occuring at actual irradiation conditions at linac. Even though the carbon fiber couch and immobilization tools have a low attenuation value, dosimetric studies recommend modeling them in the treatment planning system for treatments planned with these modalities. Our study aimed to investigate effects of table top modeling in treatment planning system, on variously located treatment volume dose distribution plans created with VMAT modality and on their quality assurance measurements and absolute point doses.
For this purpose 5 lung, 5 prostate, 5 head-neck and 5 brain located tumors were selected and three separate VMAT plans were calculated for each of the cases, on their respective phantom reconstructed at treatment planning system from CT-simulator images of the patients: first plan before table modeling, second plan with table modeling and last plan optimised with table modeling. Planning target volume and organ at risk volume dose distributions of these three plans of the identical patient were compared. Then the quality assurance measurements were performed at Elekta Infinity linac and the consistency of these results were evaluated with their respective plans calculated and optimised with or without table volume. Lastly, the absolute point doses measured at linac were compared with their corresponding point doses calculated at treatment planning system. The evaluation of dose distributions indicate that table top modeling did not cause a significant change on critical organ volume dose distributions but caused a significant change on target volume dose distribution. While the quality assurance measurements of the plans calculated without table modeling were under the limits of acceptance, the consistency of these values were improved and passed  γ-index test when the table is modelled and considered in the optimisation. The point doses calculated at treatment planning system were in good agreement with the absolute dose measurements at linac, only  when the table modeling was performed.
We concluded that the carbon fiber couch causes significant changes in VMAT treatment target volume dose distributions. Accordingly, the use of table modeling for all VMAT plans will reduce error rates that can occur in calculated doses, and will increase consistency with quality assurance measurements.