Radyoterapi tedavi planlamaları için aplikasyon programlama arayüzü komut dosyaları ile yeni bir konformite indeks değerlendirme aracının geliştirilmesi
Development of a novel conformity index evaluating tool withscripting application programming interface (API) forradiotherapy treatment planning
Yazar: LEVENT GÖNÜLTAŞ
Danışman: PROF. DR. BAHAR DİRİCAN
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Gülhane Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Radyasyon Onkolojisi Ana Bilim Dalı / Radyoterapi Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Radyasyon Onkolojisi = Radiation Oncology
Dizin: Doz-cevap ilişkisi-radyasyon = Dose-response relationship-radiation ; Konfor = Comfort ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Radyasyon onkolojisi = Radiation oncology ; Radyometri = Radiometry ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Tedavi planlama = Treatment planning

Özet:
Amaç
Bu tez  çalışmasının amacı bütün tedavi planlama metotları için kullanılabilen, ideal, özgün evrensel Konformite İndeks (Conformity Index: CI) ve Konformitesizlik İndeksi (Unconformity Index: UCI) algoritmalarını kullanarak Eclipse Aplikasyon Programlama Arayüzü Komut Dosyaları (Eclipse Scripting Application Programming Interface (ESAPI)) ile "İdeal, Özgün ve Evrensel Konformite İndeks Değerlendirme Aracı" geliştirmektir.
Gereç ve Yöntem
Literatürdeki CI ifadeleri, radyoterapi planları sonucunda oluşabilecek her bir doz dağılımı için analiz edildi. Bu CI ifadelerindeki eksiklikleri ortadan kaldıran İdeal, Özgün ve Evrensel CI ve UCI Algoritmaları doğrulandı. Sonrasında bu algoritmalar kullanılarak, tedavi planlama sistemi ile uyumlu çalışabilen yeni bir CI Değerlendirme Aracı yazılımı geliştirildi. Bu ürün klinik koşullarda 10 farklı prostat tedavi planı üzerinde test edildi.
Sonuç
Yapılan çalışmalar sonucunda var olan CI eşitliklerinin bazılarının sadece tümör hacmi ile tanımlanan izodoz hacmi arasındaki ilişkiyi değerlendirebildiği, bazılarının da sadece sağlıklı doku ile tanımlanan izodoz hacmi arasındaki ilişkiyi değerlendirebildiği fakat kapsamlı olarak doz dağılımının uygunluğunu ideal bir şekilde hesaplayamadığı anlaşıldı.  Ayrıca doz dağılımındaki uygunluğu bozan negatif etkinin büyüklüğü ve nedeni de var olan CI ifadeleri ile hesaplanamamaktadır. 
Yeni CI ve UCI algoritmalarının var olan CI ifadelerindeki problemlerin tamamını ortadan kaldırdığı ve bu algoritma kullanılarak geliştirilen ideal, özgün ve evrensel Konformite İndeks yazılımının da TPS ile uyumlu bir şekilde başarılı olarak   çalıştığı anlaşıldı. 
Tartışma
Sonuçlar, yeni Konformite İndeks değerlendirme aracı yazılımının hem tümör hacminde soğuk noktalar oluştuğunda hem de tümör hacmi etrafındaki sağlıklı dokular doz aldığında %100 doğrulukla radyoterapi planı doz dağılımının uygunluğunu başarı  ile hesaplayabildiğini, evrensel olarak her bir radyoterapi planı doz dağılımının birbiri ile karşılaştırılmasına olanak sağladığını ve yan ürün olarak geliştirilen yeni UCI yazılımı sayesinde radyoterapi planı doz dağılımındaki uygunsuzluğun nedeni ve büyüklüğünün de belirlenebildiğini gösterdi. Böylece planın uygunluğu %100 başarı ile ölçülebilirken planın uygunluğunu arttırmak için gerekli adım başarıyla tayin edilebilmekte ve ölçülebilmektedir.
Konformite İndeks'in diğer bir kullanım alanı geleceğimizin teknolojisi olan Otomatik Tedavi Planlama Sistemlerinde (Automatic Treatment Planning Systems) optimizasyon değerlendirme aracı  operatörü olarak kullanılmasıdır. Böylece en iyi doz dağılımı dakikalar içinde elde edilebilecektir. 

Anahtar Kelimeler: Konformite İndeks, Değerlendirme Aracı, Optimizasyon Aracı, Otomatik Planlama, Radyoterapi Tedavi Planlama Sistemi, Dozimetri, ESAPI

Abstract:
Aim
The aim of the study is introducing a novel universal Conformity Index (CI) and Unconformity Index (UCIs) Algorithms that can be used for all radiotherapy treatment planning methods along with developing a novel CI evaluation software has been developed using these algorithms with Eclipse Scripting Application Programing Interface (ESAPI).
Materials and Methods
The applicability of existing CIs has been reviewed and analyzed for each radiotherapy plan dose distribution. Novel CI and UCI algorithms have been introduced in this study to complement the calculation deficiencies.
The novel CI evaluation tool software has been developed using these algorithms with Eclipse Scripting Application Programing Interface (ESAPI). Also, this software has been tested at clinically case.
Results
There are deficiencies in existing CI formulas. Some of currently used CIs only consider the irradiated healthy tissue volume, whereas others solely consider the irradiated tumor volume. The existing CIs can't reveal the cause of unconformity and calculate the unconformity magnitude.  
In the current study, CI evaluation software were successfully run integrated with TPS. Novel CI and UCIs algorithms used in the current study overcome all calculation deficiencies of existing CIs. 
Conclusions
Results have shown that the novel CI software yielding correct results when cold spots has occurred in the tumor volume (TV) and/or healthy tissues has been irradiated was completely compatible with the accepted definitions of the conformity index. Also, it is universally applicable. Besides, cause and magnitude of unconformity in plans can accurately be revealed with the novel UCI software. Thus, what to be done to increase the conformity is well addressed.  Novel CI and UCIs can effectively be used as optimization tool to create the best radiotherapy dose distribution in fully Automatic Treatment Planning Systems.

Key words: Conformity Index, Evaluation Tool, Optimization Tool, Radiotherapy Treatment Plan, Automatic Treatment Planning System, Dosimetry, ESAPI