Vücut içerisindeki doku eşdeğeri olmayan implant materyallerinin yoğunluk ayarlı radyoterapi ve stereotaktik radyocerrahi tedavilerinde doz dağılımına etkisinin incelenmesi
Evaluation of the impact of non tissue equivalent implant and filling materials on the dose distribution of intensity modulated radiotherapy and stereotactic radio surgery
Yazar: MAHMUT SERDAR ŞİŞECİOĞLU
Danışman: PROF. DR. FERAH YILDIZ
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Klinik Onkoloji Ana Bilim Dalı / Radyoterapi Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Onkoloji = Oncology
Dizin: Protezler ve implantlar = Prostheses and implants ; Protezler ve implantlar = Prostheses and implants ; Radyasyon = Radiation ; Radyasyon dozajı = Radiation dosage ; Radyocerrahi = Radiosurgery ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Stereotaksik teknikler = Stereotaxic techniques

Özet:
Vücut içerisindeki doku eşdeğeri olmayan implant materyallerinin yoğunluk ayarlı radyoterapi ve stereotaktik radyocerrahi tedavilerinde doz dağılımına etkisinin incelenmesi. Hacettepe Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Radyoterapi Fiziği Programı Yüksek Lisans Tezi, Ankara, 2015. Vücut içerisine çeşitli nedenlerle yerleştirilen implant ve dolgu maddelerine bağlı doz belirsizlikleri olabilmektedir. Oluşan bu doz belirsizlikleri, tedavi planlama sistemleri tarafından tam doğru olarak tahmin edilememektedir. Bu çalışmada harici materyallerden kaynaklı doz belirsizliklerinin saptanması ve tedavi planlama sistemlerinin (TPS) bu belirsizlikleri tahmin etmekteki başarısı incelenmiştir. Bu amaçla implant ve dolgu materyali olarak sıkça kullanılan Ti-6A1-4V (TI), CoCrMo (CO) ve Kompozit Dolgu (KD) materyallerinden 3x3x1 cm boyutlarında numuneler hazırlandı. Bu numuneler, insan vücuduna eşdeğer kabul edilen RW3 katı fantom içerisine yerleştirilerek CyberKnife (Accuray Inc.,Sunnyvale,CA,USA) (CK) ve Novalis (Brainlab AG) sistemlerinde standart radyasyon demetleri ile tedavi planlamaları hazırlandı. Fantom içerisindeki materyaller hazırlanan bu planlamalara göre ışınlandı. Işınlama esnasında numune materyallerinin çevresinde nokta doz ölçümleri yapıldı. Elde edilen bu değerler fantomların tedavi planlamalarında aynı noktalardaki doz değerleriyle karşılaştırıldı. Materyallerin 0,5 cm üzerinde ve 0,5 cm altında yapılan ölçümlerde iyon odası ölçüm değerleriyle planlama sistemi verileri arasında dikkate değer farklar gözlendi. Novalis cihazı ile yapılan ışınlamalarda materyallerin 0,5 cm üzerinde yapılan iyon odası ölçümlerinin aynı noktadaki planlama değerleriyle %8±0,01'e varan oranda farklılık gösterdiği saptandı. Materyalin 0,5 cm altındaki iyon odası ölçümlerinin aynı noktadaki planlama değerleriyle %6±0,01 oranında farklılık gösterdiği saptandı. CK cihazı ile yapılan ışınlamalarda materyallerin 0,5 cm üzerinde iyon odası ölçüm değerlerinin aynı noktadaki planlama değerleriyle %10±0,03'e varan oranlarda farlılık gösterdiği görüldü. Materyallerin 0,5 cm altında yapılan iyon odası ölçüm değerlerinin aynı noktadaki planlama değerleriyle %11±0,03 e varan oranlarda farklılık gösterdiği görüldü. Lateral ölçümlerde ise her iki cihazda da planlama ile anlamlı farklılık olmadığı görüldü.
Novalis cihazında yapılan profil ölçümlerinde ise CO, TI ve KD materyallerinin radyasyon demetini sırasıyla %19, %10 ve %3,2 oranında zayıflattığı görüldü. Tüm bu veriler dikkate alındığında tedavi planlama sistemlerinin harici materyallerden kaynaklı doz belirsizliklerini tam doğru olarak tahmin edemediği görülmektedir. Bu durum hastaların tedavisinde tümöral dokulara gereğinden az doz verilmesine veya çevre kritik organların daha fazla doz almasına sebep olabilmektedir.  Vücudunda implant ve dolgu materyali bulunan hastaların tedavisinde bu farklılıklar göz önünde bulundurulmalıdır

Abstract:
Evaluation of the impact of non tissue equivalent implant and filling materials on the dose distribution of intensity modulated radiotherapy and stereotactic radiosurgery. Hacettepe University Institue of Health Sciences, Msc. Thesis in Radiotherapy Physics Program, Ankara, 2015. Several cancer patients, who have implant and filling material in their body, are treated with radiotherapy and those materials may cause dosimetric uncertainities during treatment which may not be estimated accurately by treatment planning systems(TPS). In this study we tried to evaluate those uncertainties caused by implant and filling materials, and also to assess the accuracy of the treatment planning systems in estimating those uncertainities. For this purpose we placed Ti-6A1-4V (TI), CoCrMo (CO) and composite filling material (KD) into the RW3 solid phantom. Treatment plannings using CyberKnife (Accuray Inc.,Sunnyvale,CA,USA) and Novalis (Brainlab AG) systems were made using standart radiation beams and the phantoms were irradiated accordingly. Point doses were measured with ionization chambers placed certain distances below and on the top of the implant material. In addition, dose profiles obtained from ionization chambers were compared with the dose profiles obtained from TPSs. The point doses at 0,5 cm above and 0,5 cm under the materials showed remarkable differences between the ionization chamber measurements and TPS values. In Novalis system the difference between the measured point doses 0,5 cm above the materials obtined from ionization chambers and the calculated values in TPS was up to 8±0,01% This difference was up to 6±0,01% when the ionization chamber was placed 0,5 cm under the materials. In CK system, on the other hand, this difference was up to 10±0,03% as ionization chamber was put 0,5 cm above the materials. This difference was up to  11±0,03% when ionization chamber was put  0,5 cm under the materials. However, ionization chamber and TPS values did not show remarkable differences in the lateral sides of the materials. The dose profile measurements with Novalis system showed that CO, TI and KD materials attenuated the radiation beam about 19%, 10% and 3,2% respectively.   
These results demostrated that TPSs do not estimate dosimetric uncertainities accurately when there is an implant or filling materials on the path of the photon beams. This failure may result underdosage in tumor tissues or overdosage in the surrounding healthy tissues. Underdosage in tumoral tissues may decrease local control rates and overdosage in surrounding healthy tissues may result in severe complications. These point dose and dose profile differences should be taken into consideration during treatment plannings.