Sol meme kanseri radyoterapilerinde kullanılan Hibrit VMAT, Parsiyel VMAT ve FIF planlama tekniklerinin dozimetrik karşılaştırılması
Dosimetric comparison of Hybrid VMAT, Partial VMAT and FIF planning techniques used in left breast cancer radiotherapies
Yazar: ERSUN IŞIN
Danışman: PROF. DR. SENEM ALANYALI
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Radyasyon Onkolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Radyasyon Onkolojisi = Radiation Oncology

Özet:
AMAÇ
Koruyucu cerrahi sonrası adjuvan tüm sol meme radyoterapisi almış hasta tomografi verileri üzerinde retrospektif olarak FiF (Field in Field [Alan içinde alan]), Hibrit VMAT (HVMAT) ve Parsiyel VMAT (PVMAT) plan tekniklerinin dozimetrik açıdan kıyaslanarak incelenmesi.
YÖNTEMLER 
Sol meme kanserli 11 hastaya ait tomografi verileri üzerinde, fraksiyon başına 2 Gy'den 25 fraksiyonda toplam 50 Gy tedavi dozu PTV'ler için tanımlanarak, V47,5Gy>95% kapsama hedefiyle FiF, HVMAT ve PVMAT tedavi teknikleri kullanılarak planlar oluşturuldu. PVMAT tekniğimiz, bir kaçınma sektörünün (avoidance sector [AvS]) sürekli bir VMAT yayını bölerek iki kısmi yaya dönüştürdüğü, ikisi saat yönünde, diğer ikisi de saat yönünün tersi yönde rotasyon yapan 4 adet VMAT yayından oluşur. HVMAT tekniğimiz ise, FiF tekniğindeki teğetsel açık alanlarla PVMAT tekniğinin bizzat kendisinin tedavi dozunu sırasıyla 0,70 ve 0,30 yüzdeliklerle paylaşarak birleşmesinden oluşan hibrit bir tekniktir.    Her bir plan tekniğine göre PTV ve kritik organlara ait parametrelerin elde edilen değerleri birbirleriyle dozimetrik olarak karşılaştırılmıştır.

BULGULAR
PVMAT ve HVMAT'ın aynı 0,87 aritmetik ortalama (A.O.)'lı konformite indeksi (CI) değerleri, 0,77 değerli FiF'e göre anlamlı olarak daha iyi sonuç vermiştir. FiF ve HVMAT'ın aynı 0,13 A.O.'lı Homojenite İndeksi (HI) değerleri 0,17 değerli PVMAT'a göre anlamlı olarak daha iyi sonuç vermiştir.
İpsilateral akciğer V20Gy bölgesinde FiF'e göre sırasıyla HVMAT ve PVMAT lehine
giderek azalan, V10Gy bölgesinde PVMAT'a göre FiF lehine azalan, V5Gy bölgesinde FiF lehine azalan anlamlı sonuçlar elde edilirken; Dmean bölgesinde anlamlı fark oluşmamıştır.
Kalbin V5Gy ve Dmean, sol ventrikülün Dmean bölgelerinde planlama teknikleri değerleri arasında anlamlı istatistik fark yoktur. Kalbin V10Gy, LAD'nin V10Gy ve V5Gy, sol ventrikülün V5Gy bölgelerinde FiF ve HVMAT arasında, LAD V40Gy bölgesinde HVMAT ve PVMAT arasında anlamlı istatistik fark yoktur. Bunların dışındaki bütün kalp, LAD ve sol ventrikül doz-hacim parametrelerinde sıra ortalamaları (M.R.) ve A.O. değerlerinin sırasıyla FiF, HVMAT ve PVMAT planlama teknikleri için giderek azaldığı görülmüştür.  V5Gy dışındaki bütün kardiyak parametrelerde PVMAT değerleri üstündür. 
Kontralateral (sağ) meme Dmax (Gy) değerleri arasında istatistik fark yoktur; ancak A.O. değerleri sırasıyla FiF, HVMAT ve PVMAT için hızla giderek azalmıştır. V5Gy, V3Gy ve Dmean değerleri sırasıyla PVMAT, HVMAT ve FiF için giderek azalmıştır ve hepsi düşük limit seviyeleri dahilindedir.
SONUÇLAR
PVMAT tekniği tüm yüksek doz parametrelerinde en iyi sonuçları vermiştir. Tüm kardiyak parametrelerde V5Gy değeri hariç üstün koruyucu sonuç vermiştir. Kontralateral meme ve kontralateral akciğer için kabul edilebilir limitler dahilinde sonuçlar iyidir. İpsilateral akciğer V5Gy değeri diğerlerine göre en yükseğidir. En düşük FiF değerinden yaklaşık %50'lik artışla oluşturduğu %14'lük daha fazla doz hacmi farkıyla pulmoner toksisite açısından diğerlerine göre daha yüksek risk oluşturur. Zorlu anatomik yapılarda iyi bir konformite, fakat düşük bir homojenite oluşturur.
HVMAT, bütün kardiyak yüksek doz ve orta-düşük doz parametrelerinde, Dmean hariç bütün ipsilateral akciğer parametrelerinde ve bütün kontralateral meme parametrelerinde    FiF ile PVMAT arasında ara değerleri sağlamış, düşük doz kardiyak parametrelerde en yüksek değerleri vermiştir. İyi konformite ve homojeniteyi aynı anda sağlama bakımından idealdir.
FiF plan tekniği ipsilateral akciğer düşük doz bölgesi, kontralateral organ düşük doz bölgesi ve sadece kalbin geneli için kardiyak düşük doz bölgesinde en iyi sonuçları verme anlamında idealdir. Tüm yüksek doz bölgelerinde verdiği yüksek değerler ile kardiyak toksisiteler ve kontralateral meme toksisiteleri oluşturma açısından risklidir. Zorlu anatomik yapılarda iyi bir homojeniteye, fakat düşük bir konformiteye sahiptir.
Çalışmamızda birçok farklı plan değerlendirme kriterleri incelenmiştir. Her teknik kendine özgü bazı değerlendirme kriterlerinde avantaj sağlarken bazı kriterlerde dezavantaj sağlamıştır. Doz limit değerleri kolay sağlanamayan zorlu anatomik yapıya sahip hastaların planlamalarında ilgili organ doz limitine göre PVMAT, HVMAT ya da FiF tekniklerinden biri tercih edilebilir.
Anahtar Kelimeler: FiF; HVMAT; PVMAT; kardiyak; pulmoner; konformite; homojenite

Abstract:
OBJECTIVE
To retrospectively investigate the dosimetric comparison of FiF (Field in Field), Hybrid VMAT (HVMAT), and Partial VMAT (PVMAT) planning techniques on tomographic data of patients who received adjuvant whole left breast radiotherapy after conservative surgery.
METHODS
Using tomographic data from 11 patients with left breast cancer, a total treatment dose of 50 Gy in 25 fractions at 2 Gy per fraction was defined for PTVs, and plans were created using FiF, HVMAT, and PVMAT treatment techniques with a coverage target of V47.5Gy>95%. Our PVMAT technique consists of 4 VMAT arcs, two rotating clockwise and two rotating counterclockwise, where an Avoidance Sector (AvS) splits a continuous VMAT arc into two partial arcs.  Our HVMAT technique is a hybrid technique that combines the tangential open fields in the FiF technique with the PVMAT technique itself by sharing the treatment dose with percentages of 0.70 and 0.30, respectively.   The PTV and critical organ parameters obtained for each plan technique were compared dosimetrically.
RESULTS
The Conformity Number (CN) values of PVMAT and HVMAT with the same arithmetic mean (A.O.) of 0.87 were significantly better than FiF with 0.77. Homogeneity Index (HI) values of FiF and HVMAT with the same A.O. of 0.13 were significantly better than PVMAT with 0.17.
In the ipsilateral lung V20Gy region, HVMAT and PVMAT showed progressively decreasing results in favor of HVMAT and PVMAT, respectively, compared to FiF, in the V10Gy region, FiF showed decreasing results in favor of PVMAT, and FiF showed decreasing results in favor of FiF in the V5Gy region, while no significant difference was observed in the Dmean region.
There is no significant statistical difference between the values of the planning techniques in the V5Gy and Dmean regions of the heart and Dmean region of the left ventricle. There is no significant statistical difference between FiF and HVMAT at V10Gy of the heart, V10Gy and V5Gy of the LAD, V5Gy of the left ventricle, and between HVMAT and PVMAT at V40Gy of the LAD. For all other cardiac, LAD, and left ventricular dose-volume parameters, the mean ranks (M.R.) and A.O. values gradually decreased for the FiF, HVMAT, and PVMAT planning techniques, respectively. PVMAT values were superior for all cardiac parameters except V5Gy.
There was no statistical difference between contralateral (right) chest Dmax (Gy) values; however, A.O. values gradually decreased for FiF, HVMAT, and PVMAT, respectively. V5Gy, V3Gy, and Dmean values decreased progressively for PVMAT, HVMAT, and FiF, respectively, and all were within the lower limits.
CONCLUSIONS
The PVMAT technique produced the best results in all high-dose parameters. It gave superior sparing results in all cardiac parameters except V5Gy. Results for contralateral breast and contralateral lung were good within acceptable limits. Ipsilateral lung V5Gy value is the highest compared to the others. It poses a higher risk than others in terms of pulmonary toxicity, with a 14% greater dose volume difference resulting from an approximately 50% increase from the lowest FiF value.  It produces good conformity but low homogeneity in difficult anatomical structures.
HVMAT provided intermediate values between FiF and PVMAT for all high-dose and intermediate-dose cardiac parameters, all ipsilateral lung parameters except Dmean, and all contralateral breast parameters, with the highest values for low-dose cardiac parameters. It is ideal in terms of providing good conformity and homogeneity at the same time.
The FiF plan technique is ideal in terms of providing the best results in the ipsilateral lung low-dose region, the contralateral organ low-dose region, and the cardiac low-dose region for the heart only. With its high values in all high-dose regions, it is risky in terms of cardiac toxicities and contralateral breast toxicities. It has good homogeneity but low conformity in difficult anatomical regions.
In our study, many different plan evaluation criteria were analyzed. Each technique had advantages in some evaluation criteria and disadvantages in others. PVMAT, HVMAT, or FiF techniques may be preferred in planning for patients with difficult anatomic structures whose dose limits are not easily achieved, depending on the organ dose limit.     
Keywords: FiF; HVMAT; PVMAT; cardiac; pulmonary; conformity; homogeneity