Tekli ve çoklu beyin metastazlarının stereotaktik radyocerrahisinde düzlemsel ve düzlemsel olmayan tedavi planlarının dozimetrik incelenmesi
Single and multiple brain metastases in stereotactic radio surgery plane and non planar treatment dosimetric analysis of plans
Yazar: ESRA İLGÜN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN FURKAN ÖZTÜRK
Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Radyoloji Ana Bilim Dalı / Sağlık Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Radyasyon Onkolojisi = Radiation Oncology

Özet:
Stereotaktik radyocerrahi (SRS); Beyin metastazı hastaların tedavisinde sık
tercih edilen etkili bir radyoterapi tekniğidir. Nispeten hacmi küçük tümörlerin tedavisi
için tercih edilir. SRS'de fraksiyon başına yüksek dozlar kullanılmaktadır. Reçete
edilen dozun hedef bölgeyi sararak konformalitenin sağlanması ve hedef bölge
bitiminde kritik organlardaki keskin doz düşüşünün olması temel amaçlardan biridir.
Bunun için hastaya, tedavisinde farklı düzlem ve/veya yönlerden ışın yollanarak
keskin doz düşüşü ve iyi bir konformalite elde edilebilir. Bu planlama alanları tek
düzlemde olduğunda koplanar, birden fazla düzlemde olduğunda ise noncoplanar
tedavi planları olarak isimlendirilmektedir ve radyocerrahi planlama aşama ve
seçimlerinden birini oluşturmaktadır. SRS tedavi planlamasında diğer bir basamak
tedavi tekniğine karar verme aşamasıdır. Günümüzde yoğun şekilde hacimsel ark
(VMAT) teknikleri kullanılmaktadır. SRS tedavileri geçmişten bugüne birçok tedavi
cihazı ile yapılır. Bunlardan biri linak tabanlı cihazlardır. Teknolojinin de gelişmesiyle
birlikte linak akseleratör üreticisi olan Varian (Varian Medical Systems,Inc.)
tarafından geliştirilmiş Hyperarc, VMAT tekniği ile birlikte uygulanan, SRS tedavi
planlama yöntemidir. Hyperarc optimizasyonu; VMAT tekniğine ek olarak
izomerkezin konumunu, ışın demetlerini, kolimatör açılarını vb. parametreleri
otomatik olarak hazırlar ve kritik organ dozlarını ayarlarken, hedef bölgeye yüksek
dozun verilmesini sağlar.
Çalışmamızda Ankara Şehir Hastanesi Radyasyon Onkolojisi kliniğinde
bulunan tekli ve çoklu beyin metastazına sahip 15 hastanın tedavi planları yapıldı.
Tedavi planlaması yapılırken Varian Eclipse ver.15.6 planlama sistemi kullanıldı. Her
hastaya Hyperarc, Düzlemsel (Koplanar), Düzlemsel Olmayan (Nonkoplanar)
teknikleri ile toplamda 3'er tane plan yapıldı. Oluşturulan her plan için Planlanan
Hedef Hacimlerine (PTV) ait doz dağılımı, kritik organların aldığı maksimum doz
değerleri, indeks parametreleri ve lezyon sayısının bu plan karşılaştırma
parametrelerine nasıl etki ettiği karşılaştırıldı.
iv
Değerlerin istatistiksel karşılaştırılmasında IBM SPSS Version 25 (Statistical
Package for the Social Sciences) programı kullanıldı. Sayısal değerler ortanca ve
minimum maksimum olarak ifade edilirken, kategorik veriler sayı ve oran şeklinde
belirtildi. 3 farklı yöntemden elde edilen değerlerin dozimetrik karşılaştırılmasında
Friedman Testi kullanıldı. İstatistiksel olarak anlamlılık sınır 0,05 'in altı olarak kabul
edildi. Post-hoc ikili grup analizi için Wilcoxon Signed Rank testi kullanıldı ve
anlamlılık sınır değeri 0,016'ın altı olarak kabul edildi.
Alınan verilerin analizi sonrasında; Homojenite İndeks (HI) (HI-hyperarc
medyan 0,1424(aralık 0,0457- 0,2364), HI-nonkoplanar medyan 0,1511(aralık 0,0403
- 0,3241), HI koplanar medyan 0,1394(0,0416 - 0,2782) p=0,627), Yüksek Doz
Saçılımı (HDS-hyperac medyan 0,8016(aralık 0,2308 - 1,5435) HDS-nonkoplanar
medyan 0,8351(aralık 0,3077-1,6087) HDS-koplanar medyan 0,8585(aralık 0,5714 -
1,6304) p=0,101), Monitör Ünite (MU) (MU-hyperac medyan 3334,1467(aralık
2443,60 - 6466,70), MU-nonkoplanar medyan 3812,6467(aralık 2499,20 - 7239,90)
MU-koplanar medyan 3468,5800 (aralık 2722,60 - 6757,40) p=0,282)değerleri
açısından anlamlı farklılık saptanmadı. Gradyan İndeks (GI) medyan 4,3932(aralık
2,5023- 8,3913), Konformalite İndeks (CI) medyan 1,1730(aralık 0,9412- 2,4348) ve
Gradient Yarıçap medyan 0,6474(aralık 0,4363 – 0,9658) değerlerine bakıldığında,
Hyperarc planlamasının istatistiksel anlamlı olarak en uygun değerlere sahip olduğu
görüldü. Hastaların PTV hacminin, doz dağılımı değerlerine bakıldığında; D%2
(medyan 3151,5(aralık 2909,80 – 3629,6) p= 1.000), ve D%50 (medyan 2954,2(aralık
2793,2 – 3251,6) p=0,627) D%98 (medyan 2667,4(aralık 1600,2 – 2856,8) p=0,936)
istatistiksel anlamlı olarak farklılık saptanmadı. Organ dozları değerlendirildiğinde,
Spinal kord'un maksimum dozu koplanar planında istatiksel anlamlı olarak daha
düşük iken (medyan 78,8333(aralık 1,40 - 452,20), beyin için bakılan V12 dozunun
Hyperarc planında daha düşük değere sahip olduğu görüldü (medyan 29,4847(aralık
1,11 - 136,12).
Hasta planları lezyon sayılarına göre değerlendirildiğinde ise 1,2 ve 3 lezyon
sayısına ait hastaların planlarında Gradyan İndeks (GI) sırasıyla medyan 4,2276(aralık
2,5023- 8,3919), medyan 3,4975(aralık 2,8352 – 5,1538), medyan 4,2930(aralık
3,1935-5,3125) ve Gradient Yarıçap değerlerinin yine sırasıyla (medyan 0,6992(aralık
0,5745- 0,9138) medyan 0,5291(aralık 0,4363- 0,6492), medyan 0,6978(aralık 0,4717-
v
0,9658) Hyperarc planlama tekniğinde daha iyi sonuç verdiği görüldü. Bu arada da
yine beyin V12 değerinin Hyperarc planlanın da daha düşük olduğu medyan
25,9400(aralık 2,86 – 48,28), medyan 11,3950(aralık 1,11 - 32,97), medyan
51,3280(aralık 9,05- 136,12), Spinal Kord'un maksimum dozunun ise 1 ve 2 lezyon
sayılı hastalarda koplanar planlanın da daha düşük değerlerde olduğu görüldü (medyan
12,6250(aralık 5,60 - 18,20), medyan 12,7500(aralık 1,40 - 23,20 ). 4 lezyonlu hastalar
için istatiksel anlamlı olarak bir sonuç elde edilemedi.
Sonuç olarak; Kritik organ dozlarına bakıldığında 3 planlama sisteminin de
birbirine yakın değerlere sahip olduğu ancak genel olarak çevre dokulardaki doz
düşüşünün daha keskin olması Hyperarc Planlamasının diğer tekniklere göre üstün
olduğu görüldü.
Anahtar Kelimeler: Beyin Metastazları, Hyperarc, SRS.

Abstract:
Stereotactic radiosurgery (SRS) is an effective radiotherapy technique frequently
preferred in the treatment of patients with brain metastases. It is preferred for the
treatment of relatively small tumors. High doses per fraction are used in SRS. One of
the main purposes is to ensure the conformity of the prescribed dose by wrapping the
target area and to have a sharp dose drop in the critical organs at the end of the target
area. For this, a sharp dose reduction and good conformity can be achieved by beaming
beams from different planes and/or directions in the treatment of the patient. When
these planning areas are in one plane, they are called coplanar treatment plans when
they are in more than one plane, and they constitute one of the radiosurgical planning
stages and selections. Another step in SRS treatment planning is deciding on the
treatment technique. Volumetric arc (VMAT) techniques are used extensively today.
SRS treatments are performed with many treatment devices from past to present. One
of them is linac-based devices. Hyperarc, developed by Varian (Varian Medical
Systems, Inc.), a linac accelerator manufacturer, with the development of technology,
is an SRS treatment planning method applied together with the VMAT technique.
Hyperarc optimization; In addition to the VMAT technique, the position of the
isocenter, beamlines, collimator angles, etc. can be calculated. It automatically
prepares the parameters and adjusts the critical organ doses, while providing the high
dose to the target area.
In our study, treatment plans were made for 15 patients with single and multiple
brain metastases in the Radiation Oncology Clinic of Ankara City Hospital. Varian
Eclipse ver.15.6 planning system was used while planning the treatment. A total of 3
plans were made for each patient with Hyperarc, Planar (Coplanar) and Non-Planar
(Noncoplanar) techniques. For each plan created, the dose distribution of the Planned
Target Volumes (PTV), the maximum dose values received by the critical organs, the
index parameters and how the number of lesions affected these plan comparison
parameters were compared.
vii
IBM SPSS Version 25 (Statistical Package For The Social Sciences) program
was used for statistical comparison of the values. While numerical values were
expressed as median and minimum maximum, categorical data were expressed as
numbers and ratios. Friedman Test was used for dosimetric comparison of the values
obtained from 3 different methods. Statistically significant limit was accepted as less
than 0.05. Wilcoxon Signed Rank test was used for post-hoc binary group analysis and
the cut-off value of significance was accepted as less than 0.016.
After the analysis of the received data; Homogeneity Index (HI) (HI-hyperarc
median 0.1424(range 0.0457-0.2364), HI-noncoplanar median 0.1511(range 0.00403-
0.3241), HI coplanar median 0.1394(0 .0416 - 0.2782) p=0.627), High Dose Scatter
(HDS-hyperac median 0.8016(range 0.2308 - 1.5435) HDS-noncoplanar median
0.8351(range 0.3077-1.6087) HDS-coplanar median 0.8585(range 0.5714 to 1.6304)
p=0.101), Monitor Unit (MU) (MU-hyperac median 3334.1467(range 2443.60 to
6466.70), MU-noncoplanar median No significant difference was detected in terms of
3812.6467(range 2499.20 - 7239.90) MU-coplanar median 3468.5800 (range 2722.60
- 6757.40) p=0.282) values. Gradient Index (GI) median 4.3932(range 2.5023-
8.3913), Conformity Index (CI) median 1.1730(range 0.9412- 2.4348) and Gradient
Radius median 0.6474( When the values of the PTV volume of the patients were
examined, the dose distribution values of the patients were D2% (median 3151.5(range
2909.80 – 3629.6) p= 1,000), and D50% (median 2954.2(range 2793.2 – 3251.6)
p=0.627) D98 ( median 2667.4 (range 1600.2 – 2856.8) p=0.936) no statistically
significant difference was found. When the organ doses were evaluated, the maximum
dose of the spinal cord was statistically significantly lower in the coplanar plane
(median 78.8333(range 1.40 - 452.20), the V12 dose for the brain was found to have a
lower value in the Hyperarc plan (median 29.4847(range 1.11 - 136.12).
When the patient plans are evaluated according to the lesion numbers, the
Gradient Index (GI) (median 4.2276 (range 2.5023 - 8.3919), median 3.4975(range
2.8352 - 5,) in the plans of the patients belonging to the number of lesions 1,2 and 3,
median 4.2930(range 3.1935-5.3125) and Gradient Radius values (median
0.6992(range 0.5745- 0.9138) median 0.5291(range 0.4363- 0.6492), median
0.6978(range 0.4717- 0.9658) was found to give better results in the Hyperarc planning
technique. Meanwhile, the brain V12 value was also lower in the Hyperarc plane
viii
(median 25.9400(range 2.86 - 48.28), median 11,3950 (range 1.11 - 32.97), median
51,3280 (range 9). .05- 136.12), the maximum dose of Spinal Cord was found to be
lower in patients with 1 and 2 lesions (median 12.6250 (range 5.60 - 18.20), median
12.7500(range 1.40 - 23.20) No statistically significant results were obtained for
patients with 4 lesions.
In conclusion; Considering the critical organ doses, it was seen that all 3
planning systems had close values, but the drop in dose in the surrounding tissues was
sharper, and Hyperarc Planning was superior to other techniques.
Keywords: Brain Metastases, Hyperarc, SRS