3 boyutlu baskı teknolojisi kullanılarak hastaya özgün konturlarla oluşturulan fantom tasarımı ve üretimi ile mikro-çok yapraklı kolimatör tabanlı beyin ve başboyun yoğunluk ayarlı radyoterapi planlarının kalite kontrolü
Quality control of  micro-multileaf collimator based brain and head-and-neck intensity modulated radiotherapy plans  with patient-specific phantom design and production using 3D printing technology
Yazar: SERCAN SUNEL
Danışman: PROF. DR. HÜSNÜ FADIL AKYOL
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Radyoterapi Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fiziksel Tıp ve Rehabilitasyon = Physical Medicine and Rehabilitation ; Onkoloji = Oncology ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Kafa ve boyun neoplazmları = Head and neck neoplasms ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Polilaktik asit = Polylactic acid ; Radyasyon = Radiation ; Radyasyon dozajı = Radiation dosage ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Tomografi-emisyon-bilgisayarlı = Tomography-emission-computed ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
SUNEL, S. 3 Boyutlu Baskı Teknolojisi Kullanılarak Hastaya Özgün Konturlarla Oluşturulan Fantom Tasarımı Ve Üretimi İle Mikro-Çok Yapraklı Kolimatör Tabanlı Beyin Ve Başboyun Yoğunluk Ayarlı Radyoterapi Planlarının Kalite Kontrolü. Hacettepe Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Radyoterapi Fiziği Programı Yüksek Lisans Tezi, Ankara, 2017. Radyoterapide hasta tabanlı kalite kontrol (KK) işlemleri uygulanan tedavinin doğruluğu açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışma kapsamında ise 3B baskı teknolojisi kullanılarak hastanın yüzey formuna sahip doku eşdeğeri fantomlar üretilip, standart KK yöntemlerine alternatif getirilmesi ve uygulanacak yöntemin kliniklerde hastaya özel YART KK'nde yaygın olarak kullanılması amaçlanmaktadır. Bu amaçla tasarlanan çalışmanın metodolojisinin ana hatları şu şekilde özetlenebilir: (i) Seçilen baş-boyun hastaların tedavisi için çekilmiş olan bilgisayarlı tomografi (BT) görüntülerinin çalışma bilgisayarına aktarılması, (ii) Bu BT'lerin "3D Slicer programı"na aktarılması ve hastanın dış yüzey formuna sahip modellemenin bilgisayar ortamında hazırlanması, (iii) Modellemenin parçalarının 3B yazıcıya aktarılması ve fantomun dış kabuğunun basımı, (iv) Dış kabukların içinin parafin mum malzeme ile doldurulması, (v) Modelin BT çekimi ve tedavi planlama sisteminde (TPS) doz hesabı, (vi) EBT3 filmlerin fantomun kesit aralarına yerleştirilerek mikro-ÇYK tabanlı YART tedavi planlarının Novalis cihazında ışınlanması, (vii) EBT3 film ve TPS'den elde edilen 2 boyutlu doz dağılımlarının gama analizi şeklindedir. Altı hastaya ait tedavi planlarının gama analizinde %3 doz farkı (DF) ve 3 mm doz mesafe uyumu (DMU), %3 DF ve 5mm DMU, %5 DF ve 3mm DMU son olarak da %5 DF ve %5 DMU kriterleri kullanılmıştır. %3/3mm kriterli gama analizinde film kenarlarındaki deformasyonlardan kaynaklı doz düşüşü dışında doz dağılımının istenen sınırlar içerisinde olduğu gözlemlenmiştir. %5/5mm kriteri kullanıldığında ise EBT3 film ile TPS verisinin uyumu ortalama olarak %95,7 (en yüksek %96.4 ve en düşük % 93.4) bulunmuştur. Başarı için eşik değeri %90 olarak kabul edilmiştir. Çalışmamız sonucunda 3B baskılama teknolojisi ile üretilen baş-boyun fantomlarının hastaya özel kalite kontrol işlemlerinde kullanılabilirliğini gösterilmiştir. Üretim aşamalarını hızlandıracak yeni teknolojilerle birlikte hasta yüzey kontur bilgisini içeren bu tür fantom uygulamaları radyoterapi merkezlerinde rutinde kullanıma başlanabilecektir.
Anahtar Kelimeler: Hastaya özgü YART KK, 3B Baskılama, KK Fantom, PLA, Gafkromik EBT3 film.
Bu tez çalışmasının bir kısmı Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu'nun sağlamış olduğu 3001-116F252 nolu proje ile desteklenmiştir.

Abstract:
SUNEL, S. Quality control of  micro-multileaf collimator based brain and head-and-neck intensity modulated radiotherapy plans  with patient-specific phantom design and production using 3D printing technology. Hacettepe University Institute of Health Sciences, MSc. Thesis in Radiotherapy Physics Program, Ankara, 2017. Patient-specific quality assurance is necessary to enhance the treatment accuracy in radiotherapy facilities In this study, it is aimed to propose an alternative method to standard QA procedures by producing tissue-equivalent phantoms in the form of patient surface using 3D printing technology and thus, with time, this methods will be commonly preferred for patient-specific QA in radiotherapy clinics. The outlines of the methodology of the study designed with the aims can be summarized as: (i) Transferring the CT images of selected Head&Neck patients to workstation, (ii) Transporting the CT images to 3D Slicer software and then preparing the model with the form of patient surface in computer environment, (iii) Transporting the parts of models to 3D printer and printing the crusts of the phantom, (iv) Filling the crusts with paraffin wax, (v) Taking the CT images of model and calculating the doses in the treatment planning system (TPS), (vi) Delivering the micro-MLC based IMRT treatment plans in Novalis unit by placing the EBT3 films between the phantom slices, (vii) performing the gama analysis of 2D dose distributions acquired from EBT3 film and TPS. In the gama analyses of treatment plannings of six head&neck patients, the four sets of criteria were used: 3% dose difference (DD) & 3 mm Distance to Agreement (DTA), 3% DD & 5 mm DTA, 5% DD & 3 mm DTA, and 5% DD & 5 mm DTA. In the analysis with 3mm/3% criteria, it is observed that the dose distributions were agreed except for the dose reduction at the edge of the films induced from the deformation. When 5mm/5% criteria were chosen, the agreements between dose distributions of EBT3 film and TPS were found to be 95,7% in average (max. 96,4% and min. 93,4%). The threshold for success was accepted as 90%. Consequently, our study showed that the head&neck phantoms produced with 3D printing technology can be used for patient specific QA. By means of new technologies that accelerate the production process, 3D phantom applications including surface contour of patients can be routinely used in radiotherapy facilities.
Key Words: Patient-Specific IMRT QA, 3D Printing, QA Phantom, PLA, Gafchromic EBT3 film.
This thesis study was partially supported by the 3001-116F252 project of that the Scientific and Technological Research Council of Turkey