Helikal tomoterapi ile prostat ışınlamalarında kritik organ dozlarının cihaz içi parametrelere göre değerlendirilmesi
Device parameter-based evaluation of critical organ doses for prostate irradiation with helical tomotherapy
Yazar: AHMET FATİH YÜREKLİ
Danışman: PROF. DR. HÜSNÜ FADIL AKYOL
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Radyasyon Onkolojisi Ana Bilim Dalı / Radyoterapi Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Onkoloji = Oncology ; İstatistik = Statistics
Dizin: Doz-cevap ilişkisi-radyasyon = Dose-response relationship-radiation ; Femur başı = Femur head ; Mesane = Urinary bladder ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Prostat = Prostate ; Prostat neoplazmları = Prostatic neoplasms ; Radyometri = Radiometry ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Radyoterapi-bilgisayar yardımlı = Radiotherapy-computer assisted ; Rektum = Rectum

Özet:
Tomoterapi cihazının tedavi planlaması alan genişliği (FW), pitch (P) ve modülasyon faktörü (MF) gibi farklı cihaz içi parametrelerine bağlıdır. Bu parametrelerin farklı kombinasyonları ile çeşitli tedavi planlamaları oluşturulabilir. Çalışmamızda bu parametrelerin doz dağılımına ve tedavi süresine etkisi analiz edilerek prostat kanseri tedavi planlamaları için optimum parametre seti saptanılmaya çalışılmıştır. Çalışmaya tedavi görmüş yüksek riskli 10 adet prostat hastası (CTV=prostat bezi+seminel vezikül) eklenmiştir. CTV'ye posteriordan 4 mm diğer her yönden 7 mm marjin verilerek PTV oluşturulmuştur. Her hasta için parametrelerin kombinasyonları kullanılarak 48 adet farklı planlama oluşturulmuştur (FW = 1.05, 2.5, 5.0 cm; P = 0.172, 0.215, 0.287, 0.430; MF = 1.8, 2.0, 2.2, 2.4). Her hasta planı, kendi içinde sabit sınırlamalar kullanılarak 1000 iterasyon sonunda oluşturulmuştur. Sınırlamalar, D_(PTV,2)≤ 81.3 Gy ve  D_(PTV,95) ≥ 76 Gy koşullarını bozmayacak şekilde belirlenmiştir. Toplamda 480 adet planlama oluşturulmuştur. Bu planlamaların her birinin doz volüm histogramı (DVH) analizleri yapılarak uyumluluk katsayısı (CN), homojenite indeksi (HI) ve tedavi süresi (t) tabanlı karşılaştırmalar yapılmıştır. FW=5.0 cm iken en kısa tedavi süresi elde edilmiştir. Bununla birlikte doz düşüşü keskin değildir ve kritik organ (OAR) V_x değerleri de yüksek çıkmıştır. Buna karşın FW= 1.05 cm iken en iyi CN, HI ve OAR V_x değerleri elde edilmesine rağmen tedavi süresi FW= 5.0 cm'e göre yaklaşık 3 katıdır. P değişiminin OAR V_x üzerinde maksimum-minimum değerler ortalaması farkına 0.1 cc ile 0.9 cc arasında etki ettiği gözlenirken, MF değişiminin ise 0.7 cc ile 3.6 cc arasında etki ettiği gözlenmiştir. Bu çalışmamızda tedavi süresi, OAR V_x değerleri ve CN ile HI arasında optimum değeri sağlayan parametre seti FW= 2.5cm, MF=2.4 P=0.215 olarak önerilmektedir.

Abstract:
The treatment planning of Tomotherapy depends on three device parameters, i.e. field width (FW), pitch (P) and modulation factor (MF).  Various treatment plans can be generated with different combinations of these parameters. In this study, the effect of these parameters on dose distribution and treatment time were analyzed to determine the optimum parameter set for the treatment planning of prostate cancer. Ten high risk prostate cancer patients already treated with radiotherapy were included in the study. CTV consisted of gland and seminal vesicles while PTV was created by giving 4mm margin from posterior and 7 mm margin from the other sides of CTV. 48 different plans were created for each patient by using combinations of the three parameters (FW = 1.05, 2.5, 5.0 cm; P = 0.172, 0.215, 0.287, 0.430; MF = 1.8, 2.0, 2.2, 2.4). The plans of each patient were created at the end of 1000 iterations using constant intrinsic constraints. Constraints were set not to break the conditions D_(PTV,2)≤ 81.3 Gy and    D_(PTV,95) ≥ 76 Gy. Conformity number (CN), homogeneity index (HI) and treatment time (t) based comparisons were performed by analyzing dose volume histograms (DVH). When FW=5.0 cm, the shortest treatment time was obtained. However, dose fall off was not sharp and the V_x values of organ at risk (OAR) were high. In contrast, while the best CN, HI and OAR V_x values were obtained in FW= 1.05 cm, the treatment time was almost 3 times by FW= 5.0 cm. The effects of P variations on the difference of average maximum-minimum OAR V_x values are founds in the range of 0.1 cc and 0.9 cc, while the effects of MF variations were in the range of 0.7 cc and 3.6 cc. Throughout this study, the optimal parameter set for obtaining optimum values of OAR V_x, CN, HI and treatment time is suggested as FW= 2.5 cm, MF=2.4 and P=0.215.