Baş-boyun kanserli hastaların adaptif radyoterapisinde cone beam CT (CBCT) üzerinden yapılan planların dozimetrik değerlendirilmesi
Dosimetric evaluation of treatment plans made with images gained from cone beam CT in patients with head and neck cancer undergoing adaptive radiotherapy
Yazar: YILDIRAY ÖZGÜVEN
Danışman: PROF. DR. HASAN MURAT ÇALOĞLU
Trakya Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sağlık Fiziği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Radyasyon Onkolojisi = Radiation Oncology

Özet:
Giriş ve Amaç: Baş-boyun kanseri radyoterapisinde, hedef ve normal dokuların birbirine yakınlığından dolayı, yüksek doz gradyanları üretebilen yoğunluk ayarlı radyoterapi ve tedavi doğruluğunu arttıran görüntü kılavuzluğunda radyoterapi kullanılır.   Tedavi sürecinde anatomik değişiklikler ve pozisyon hataları dozun hedef hacmine doğru bir şekilde verilmesini engeller. Cone Beam CT görüntülerinde anatomik değişiklikleri gidermek için rijit düzeltmeler yeterli olmadığı durumda, adaptif radyoterapi için değerlendirilir. Adaptif radyoterapi, tedavi değişimlerinin sistematik olarak izlendiği ve gerektiğinde tedavi planının yeniden optimize edildiği bir süreçtir. Adaptif radyoterapinin vazgeçilmez bir parçası olan Cone Beam CT görüntüleri, elde edilme biçimlerinden dolayı planlama CT görüntülerinden daha düşük kalitededir. Cone Beam CT görüntülerinin sahip olduğu artifaktlar nedeniyle, planların geometrik ve dozimetrik doğruluğu azalabilir, bu nedenle tedavi planlamalarında bu faktörler göz önünde bulundurulmalıdır.
Gereç ve Yöntemler: Çalışmamızda, baş-boyun kanseri için radyoterapi alan 20 hastanın pCT görüntüleri üzerinden tedavi planları yapıldı.  Cone Beam CT ve sentetik CT (sentetik CT: Cone Beam CT görüntülerinin deforme edilmesiyle elde edilen görüntüler) görüntüleri üzerinden farklı CT/ Cone Beam CT kalibrasyon teknikleri  uygulandı ve hesaplatılan planlar arasında farkların tespiti amaçlandı. Ayrıca tüm tedavileri süresince çekilen haftalık Cone Beam CT görüntüleri üzerinde doz takibi yapıldı. Hastaların doz takibi planları üzerinden hedef hacim ve risk altındaki organ dozları değerlendirildi. Hesaplanan referans plan ile Cone Beam CT / sentetik CT planları arasındaki farklar gamma indeks kriterleri için değerlendirildi.
Bulgular: Planlar referans plan ve gamma indeks kriterleri ile karşılaştırıldığında sentetik CT planların gamma analizinden geçme oranı daha yüksektir. Hastanın tedavi planı ve hastanın biriktirilen doz planı arasında PTV54 hedef hacmi doz farkı D%98 ve D%95 için sırasıyla %-3.88 ve %-1.57 bulundu. Tüm tedavi süresince sol ve sağ parotisin dozunda sırasıyla % 6.53 ve % 7.71 artış gözlendi. Boyun çapı değişimi ortalama 1.18±0.65 cm olarak bulundu.
Sonuç: Sentetik CT'nin adaptif radyoterapi uygulamalarında kullanılabilirliği doğrulandı. Baş-boyun kanseri radyoterapisinde adaptif radyoterapi uygulamalarında, hedef hacmin ve riskli organların aldıkları doz takibi ve yeniden planlanması için en uygun zamanının 4.-5. haftalar olduğu bulundu. Ayrıca adaptif radyoterapinin hasta bazlı düşünülmesi sonucuna varıldı.

Abstract:
Background and Aim: In head and neck cancer radiotherapy, intensity-modulated radiotherapy producing high dose gradients and image-guided radiotherapy enhancing treatment accuracy are employed due to the proximity of target and normal tissues. Anatomical changes and position errors during treatment hinder the precise delivery of dose to the target volume. When rigid corrections are insufficient to address anatomical changes in Cone Beam CT images, adaptive radiotherapy is considered. Adaptive radiotherapy systematically monitors treatment changes and re-optimizes the treatment plan when necessary. Cone Beam CT images, a vital component of adaptive radiotherapy, are of lower quality than planning CT images due to acquisition differences. Attention is crucial for both adaptive radiotherapy and dosimetric calculations due to artifacts in Cone Beam CT images, as they may reduce geometric and dosimetric accuracy in plans.
Material and Methods: In our study, treatment plans were generated using planning CT images for 20 patients undergoing radiotherapy for head and neck cancer. Various CT/ Cone Beam CT calibration techniques were applied to Cone Beam CT and synthetic CT (synthetic CT: deformed images obtained from Cone Beam CT) images, and differences among calculated plans were investigated. Dose tracking was also performed on weekly Cone Beam CT images throughout the treatment. Target volume and organ-at-risk doses were evaluated based on patients' dose-tracking plans. Differences between the calculated reference plan and Cone Beam CT / synthetic CT plans were assessed using gamma index criteria.
Results: When compared with the reference plans and gamma index criteria, synthetic CT plans showed a higher pass rate in gamma analysis. For the patient's treatment plan and accumulated dose plan, dose differences in the PTV54 target volume were found to be -3.88% and -1.57% for D%98 and D%95, respectively. Throughout the entire treatment, an increase of 6.53% and 7.71% in dose was observed for the left and right parotids, respectively. The average change in neck circumference was found to be 1.18±0.65 cm.
Conclusion: The usability of synthetic CT has been confirmed in adaptive radiotherapy applications. In adaptive radiotherapy applications for head and neck cancer, it was found that the optimal time for monitoring and replanning the dose received by the target volume and critical organs is during the 4th and 5th weeks. Additionally, it was concluded that adaptive radiotherapy should be considered on a patient-specific basis.