Yemek borusu kanseri tedavisinde radyoterapi uygulamasına ilişkin doz değerlendirmesi
Dose assesment of radiotherapy treatment of esophageal cancer
Yazar: GİZEM DOĞANAY
Danışman: PROF. DR. ASİYE BERİL TUĞRUL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Enerji Enstitüsü / Nükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı / Radyasyon Bilim ve Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering ; Onkoloji = Oncology

Özet:
Kanser günümüzde en yaygın görünen hastalıkların başında gelmektedir. Dünyada her yıl yaklaşık 14 milyon yeni kanser vakası ortaya çıkmaktadır. 2018 yılında 9,6 milyon insan kanser nedeniyle hayatını kaybetmiştir. Araştırmalar ülkemizde kanserin görülme oranlarının son on beş yılda yüzde iki yüz arttığını göstermektedir. 
Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) verilerine göre Türkiye'de her beş ölümden biri kanser nedeniyle meydana gelmektedir. 2015 Kanser Atlası'nda Türkiye'de her yıl yaklaşık 148 bin yeni kanser vakası saptandığı, yaklaşık 92 bin kansere bağlı ölüm meydana geldiği belirtilmiştir. 
Öte yandan nükleer teknikler birçok alanda giderek artan oranda kullanılan teknikler olup tıp alanında da teşhis ve tedavi amaçlı olarak yaygınlaşarak uygulanan teknikler durumundadır. Nükleer tekniklerin tıpta tedavi amaçlı kullanımı esas itibariyle onkolojide kanser tedavisi amaçlı olmaktadır. Bu bağlamda, radyoterapi amaçlı kullanım için farklı radyasyon tiplerinden yararlanılmaktadır. En çok kullanılan radyasyon kaynakları gama radyasyon kaynakları, lineer hızlandırıcılarda elde edilen hızlandırılmış elektronlar ve elektronların bir hedefe çarptırılarak elde edilen X ışınları olmaktadır. Söz konusu radyasyon kaynakları kullanılarak günümüzde kanser tedavisinde hayli başarılı sonuçlara ulaşılabilmiş bulunmaktadır.
Burada, önemli bir konu kanserli dokuların berteraf edilmesi için yüksek dozlar uygulanırken sağlıklı dokuların minimum etkilenmesini sağlamak olmaktadır. Bir başka deyişle, radyoterapi uygulaması yapılırken çevredeki diğer organ ve dokuların maksimum oranda korunmasına özen gösterilmesi gerekmektedir. 
Radyasyonun yüksek dozlarda uygulanması sırasında, dozun belli sınırları aşmasıyla oksijenin orantısız artması enzim faaliyetlerini durdurarak hücre ölümlerine neden olabilmektedir. Ayrıca, DNA'nın manyetik dengesini bozarak yine hücre ölümlerini neden olabilmektedir. Bu durum kanserli hücreleri (tümörleri) yok etmek için uygun bir uygulama olmakla beraber, ışınlama bölgesi civarındaki sağlıklı organ ve dokular için negatif etkiler doğurabilmektedir. 
Bu açıdan doz planlamaları, çevre doku ve organların aldığı dozların belirlenmesinde önem arz etmektedir. Fazla olarak, bu doz değerlerinin değerlendirmesi de üzerinde ehemmiyetle durulması gereken bir diğer konuyu oluşturmaktadır.
Bu çalışmada, yemek borusu (Ösafagus) tümörlerinin tedavisi amacıyla yapılan radyoterapi uygulamalarına ilişkin bir değerlendirme yapılması amaçlanmıştır. Özofagus tümörleri, dünyada 8. en yaygın kanser türü olup kanserden ölüm nedenleri arasında 6. sırada yer almaktadır. Bu bakımdan bu kanser türü için çalışma yapılması benimsenmiştir. 
Özofagus (yemek borusu) kanseri hayli geç belirti veren bir kanser türü olup, yayılma eğilimi de göstermektedir. Hastaların birçoğunun hekime geç başvurması nedeniyle çoğu kez son evrede teşhis edilen bir kanser türü olarak nitelenmektedir. Cerrahi tedavi sonucunda sağ kalım oranı; yaklaşık olarak % 12 ila % 22 arasında olup ortalama yaşam süresi 5 yıl olduğu ifade edilmektedir. 
Cerrahi müdahalenin dışında en etkin tedavi yöntemleri kemoterapi ve radyoterapi olmaktadır. Kemoterapi uygulamaları özofagus tümörleri için palyatif olarak nitelenebilmektedir. Kemoterapi, radyoterapi ve/veya cerrahiyle birlikte uygulanması halinde daha iyi sonuçlar verdiği ifade edilmektedir. Bu durumda, özofagus (yemek borusu) kanserine yönelik olarak radyoterapi uygulamalarının üzerinde durulmasının yerinde olacağı düşünülmüştür.
Bu amaçla 10 özofagus (yemek borusu) kanseri teşhisi konmuş hastaya ilişkin verilere ulaşılmıştır. Söz konusu veriler ışığında inceleme ve irdelemelerle değerlendirmeler yapılmıştır. Çalışılan hastaların % 70'i kadın ve % 30'u erkektir. Bu kişilerin en genci 43 ve en yaşlısı ise 73 yaşındadır. Bu bağlamda, yemek borusu (özafagus) kanserinin çoğunlukla 40 yaşın üzerinde görüldüğü izlenimi edinilmiştir.
Hastaların, General Electric-Revolution Bilgisayarlı Tomografi cihazı ve buna bağlı bilgisayar yazılımı kullanılarak bilgisayarlı tomografi görüntüleri elde edilmiştir. Ayrıca tedavi Varian marka Lineer hızlandırıcı ile uygulanmıştır. Görüntülerden ayrı olarak lineer hızlandırıcı cihaz ve bilgisayar yazılımı ile kümülatif doz histogramları elde edilmiştir.
Yapılan inceleme ile hastalara uygulanan ortalama dozun 4500 cGy civarında olduğu ve toplam dozun 3500 cGy ile 6600 cGy arasında değiştiği belirlenmiştir. Fraksiyon dozlarının ise en düşük 180 cGy olduğu, sıklıkla 200 cGy mertebesinde uygulandığı gözlenmiştir. 
Fraksiyon sayısının hastanın radyasyona karşı duyarlılığına ve genel durumuna bağlı olarak 10 ila 33 fraksiyon arasında değiştiği söylenebilir. Bununla beraber ortalama fraksiyon sayısının ise 22-23 olduğu da tespit edilmiştir. 
Çalışılan hastalara ilişkin histogram değerlendirmeleri göstermiştir ki; yemek borusu tümörlerine ilişkin radyoterapi uygulamalarında diğer bazı organların da etkilenebildiği anlaşılmıştır. Söz konusu etkilenen organlar; kalp, akciğer, spinal cord (omurilik), karaciğer, trakea (soluk borusu) ve böbrekler olduğu belirlenmiştir.
Tümörün yemek borusundaki yerine göre yemek borusu dışında radyasyondan etkilenen organ ve dokuların değişebildiği gözlenmiştir. Örneğin; yemek borusunun üst kısmındaki tümörlerin radyoterapi uygulamasında trakea (soluk borusu) etkilenmekte yemek borusunun alt kısmında yer alan tümörlere uygulanan radyoterapi ile karaciğer ve böbrekler etkilenen organlar arasında görülmektedir. 
Bu Yüksek Lisans teziyle yapılan çalışmalarla yemek borusu tümörlerinin tedavisine yönelik yapılan radyoterapi uygulamalarında farklı hastalara ilişkin verilerin değerlendirilmesiyle özgün olarak nitelenebilecek sonuçlara ulaşıldığı düşünülmektedir.

Abstract:
Cancer is the one of the most common diseases at the present time. Approximately 14 million new cancer cases occur every year in the world. In 2018, 9.6 million people lost their lives due to the cancer. Research shows that the incidence of cancer in our country has increased by two hundred percent in the last fifteen years.
Turkey Statistical Institute's (TUIK) data, one of the every five deaths occur due to the cancer in Turkey. According to Cancer Atlas 2015, every year in Turkey, where about 148 thousand new cases of cancer are detected, it is stated that about 92 thousand cancer related deaths occurred.
On the other hand, nuclear techniques are increasingly used in many areas and are widely used in the medical field for diagnostic and therapeutic purposes. The diagnostic techniques are imaging techniques that use in radiological methods like scintigraphy, tomography, X-ray, PET (positron emission tomography). The use of nuclear techniques for therapeutic purposes in medicine is cancer treatment in oncology. In this context, different types of radiation are utilized for use in radiotherapy. The most commonly used radiation sources are gamma radiation sources, accelerated electrons by linear accelerators and X-rays obtained by hitting electrons to a target. The use of gamma and X-ray radiation is more preferred for the treatment of deep tumors, for thick areas such as the abdomen or thorax. Electron beams according to their energy are using for the treatment of superficial tumors such as skin, mastectomy, chest wall, parotid, thyroid, neck masses. By using these radiation sources have been achieved successfully results in cancer treatments. 
An important issue is to ensure that healthy tissues are minimally affected while high doses are administered to eliminate cancerous tissues.  In other words, it is important that should be taken to ensure the maximum protection of other organs and tissues while applying radiotherapy.
During high doses of radiation, the disproportionately increase in oxygen may stop enzyme activities and cause cell death. Otherwise, it can disrupt the magnetic balance of DNA and lead to cell death. Although this is an appropriate application to eliminate cancerous cells (tumors), it may have negative effects on healthy organs and tissues in the irradiation areas. In this respect, dose planning is very important in determining the doses received by the surrounding tissues and organs. According to evaluation of dose values is the major point when planning cancer treatment.
In this study, we aimed to evaluate the radiotherapy applications for esophageal tumors. Esophageal tumors are the 8th most common type of cancer in the world and the 6th cause of cancer death. In this respect, studies have been made for this type of cancer.
Esophageal (esophageal) cancer is a type of cancer that occurs late in symptoms. In addition, esophageal cancer tend to spread. It is often described as a type of cancer diagnosed at the last stage due to get the medical advice late by most of the patients. Survival rate as a result of surgical treatment; it is approximately 12% to 22%, with an average life expectancy of 5 years.
Apart from surgical intervention, chemotherapy and radiotherapy are the most effective treatment methods for esophageal cancers. Chemotherapy can be described as palliative for esophageal tumors. It is stated that it gives better results when applied together with chemotherapy, radiotherapy and / or surgery. Radiotherapy is used as both curative and palliative treatment in esophageal cancer. In the majority of patients' tumor size reduction is observed. In this case, it is thought that radiotherapy applications should be considered for esophageal cancer.
For this purpose, data on 10 patients with esophageal cancer were diagnosed. In the mentioned datas, examinations and evaluations were made. 70% of the patients studied were female and 30% of the patients studied were male. And this patients who the youngest is 43 and the oldest is 73 years old. In this context, the impression that esophageal cancer is mostly seen over 40 years of age.
Tomography images of the patients were obtained by using General Electric-Revolution Computed Tomography (CT) device and related computer software. Besides, treatments were applied by Varian Trilogy linear accelerator. 
Linear accelerator system can provide 3D conformal radiotherapy, Image Guided Radiation Therapy (IGRT), Intensity-Modulated Radiotherapy (IMRT), Stereotactic Body Radiotherapy (SBRT) and Stereotactic Radiosurgery (SRS) treatment options. In addition linear accelerator system includes advanced features including; 2D and 3D KV image guidance for high quality imaging at low doses, full 360° range of treatment delivery angles with positional couch angles, stereotactic frame or frameless immobilization for patient positioning to treat any area of the body, Real-time Position Management (RPM) system for gating perfectly timed beam delivery with minimal margins, portal Dosimetry IMRT treatment delivery verification, dynamic high resolution MLC for exquisite beam sculpting.
Clinical benefits of the varian system include; highest dose rate for shorter sessions, faster treatment times, tight isocenter alignments on all three axes for targeting the smallest lesions, rapid on-board imaging to reposition patients quickly and accurately. Apart from the CT images, cumulative dose histograms were obtained by linear accelerator and computer software.
In this study, it was determined that the average dose applied to patients was around 4500 cGy and the total dose ranged from 3500 cGy to 6600 cGy. It was observed that the fraction doses were 180 cGy at the lowest level and 300 cGy at the highest level. In addition the fraction doses were applied frequently 200 cGy. It can be said that the number of fractions ranges from 10 to 33 fractions depending on the patient's sensitivity to radiation and general condition. However, the average number of fractions was found to be 22-23.
Histogram evaluations of the patients showed that; other organs may be affected in radiation of during radiotherapy in esophageal tumor areas. The affected organs are; heart, lung, spinal cord, liver, trachea and kidneys. Depending on the location of the tumor in the esophagus, it was observed that the organs and tissues affected by radiation could change. For example; radiotherapy of the tumors in the upper part of the esophagus affects the trachea, the heart and the lungs, and the liver and kidneys are affected by radiotherapy to the tumors located at the lower part of the esophagus.
In this Master's thesis, the data of different patients were evaluated in many aspects in radiotherapy applications for the treatment of esophageal tumors. And with the studies, it is thought that the results that can be described as original are reached.