Radyoterapi tedavi planlamalarında T-Ball Cube fantomu ile kritik organlar için bir uygunluk gardient indeksinin ve doz doğruluğunun belirlenmesi
Evaluation of dose verification and a conformity gradient index for critical organs in radiotherapy treatment plannings within T-Ball Cube phantom
Yazar: ŞABAN BERAT ARAL
Danışman: PROF. DR. NİHAL BÜYÜKÇİZMECİ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Radyasyon onkolojisinde uygulanan tedaviler, son yıllarda teknolojinin de hızla gelişmesiyle beraber kanser hastalarının tedavisinde önemli bir yer edinmiştir. Her üç kanser hastasından ikisi tedavi süreçlerinde radyasyon onkolojisi kliniklerinde tedavi almaktadır. Radyasyon onkolojisinde kullanılan tedavi teknikleri de son dönemlerde hızla gelişmiştir. Artık radyoterapi tedavilerinde hedef bölgelerde çok daha yüksek dozlara çıkılabilmekle beraber söz konusu kritik organlarında daha iyi korunması sağlanabilmektedir. Buradan hareketle söz konusu tedavileri uygulayan cihazların kalite kontrolü ve yapılan tedavi planlamalarının doğru bir şekilde de değerlendirilmesi çok kritik bir öneme sahiptir. Zira söz konusu parametrelerde yapılacak olası bir hata hem hedef bölgedeki tedaviyi eksik kılacak hem de ilgili kritik organlarda beklenmeyen oranlarda yan etkilere sebep olacaktır.
Bu çalışmanın ilk aşamasında kritik organların korunması için bir uygunluk gradyent indeksi (Conformity Gradient Index-CGI) geliştirilmiştir. Bu indeks sayesinde radyasyon onkolojisinde tedavi gören hastaların kritik organ doz değerlendirilmesi sayısal olarak ifade edilebilmektedir. Bu çalışmada aynı hasta için iki tedavi planı yapılmış ve söz konusu tedavi planlamaları kritik organlarının aldıkları dozlar ve doz sınırlamaları göz önünde bulundurularak CGI ile değerlendirilmiştir. Söz konusu planlar benzer tümör doz sarımına sahip olarak elde edilmiştir. Bu çalışmayı otuz farklı hasta planlaması üzerinde aynı yöntemle test ettik. Bu indeks literatürde bulunan indekslerden farklı olarak herhangi bir algoritma gerektirmeksizin kritik organ korunmasını o organa özel doz kısıtlamalarına bağlı bir şekilde sayısal olarak ifade edebilmektedir. Söz konusu indeks tedavi planları arasındaki kritik organ doz değerlendirmesinin objektif olarak yapılabilmesine olanak sağlanmıştır ve klinik kullanım açısından da oldukça faydalı bulunmuştur.
Çalışmanın ikinci aşamasında ise T-Ball Cube fantom adını verdiğimiz herhangi bir algoritma desteği olmaksızın üç boyutlu olarak nokta doz ölçümü yapabilen ve aynı zamanda içindeki akrilik yapı ile tümörü de simüle edebilen bir fantom geliştirdik. T-Ball Cube fantom 300 ayrı noktadan TLD yardımıyla doz ölçebilme kapasitesine sahiptir. T-Ball Cube fantom ile yapmış olduğumuz ölçümler sonucunda elde ettiğimiz verileri değerlendirdiğimizde, planlamada elde ettiğimiz hesaplanan doz değerlerinin sahip olduğu hata değerlerinin tümörden uzaklaştıkça daha yüksek değerlere ulaştığını gözledik. Bu çalışmada bulduğumuz değerlerin literatürdeki benzer çalışmalarla uyumlu olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
The treatments applied in radiation oncology have gained an important place in the treatment of cancer patients with the rapid development of technology in recent years. Two third of cancer patients are treated in radiation oncology clinics during their treatment processes. Treatment techniques used in radiation oncology have also been developed rapidly in recent periods. It is now possible to reach higher doses in the target areas in radiotherapy treatments, and to provide better protection of organs at risk, as well. From this point of view, the quality control of the devices applied in these treatments and the correct evaluation of the treatment plans are vitally important since possible errors in these parameters may cause undesired side effects in the relevant organs at risk.
In the first phase of this study, we have developed a conformity gradient index (CGI) for the protection of critical organs. Utilizing this index, critical organ dose evaluation of the patients undergoing treatment in radiation oncology can be expressed numerically. In this study, two treatment plans were prepared for the same patient, and these treatment plans were evaluated with CGI of considered doses that can be risky for the critical organs, and also with the dosage limitations. These plans were obtained to have the similar tumor dose coverage. We tested this study with the same method on the treatment plans of thirty different patients. This index, unlike other indexes in the literature, can express the critical organ protection, numerically, based on specific dose constraints of the organs in question, without requiring any algorithm. It allowed performing the evaluation of the dosage of the organ at risk, objectively, between these index treatment plans and thus it has been found to be very beneficial for clinical use.
In the second phase of the study, we developed a phantom that we called T-Ball Cube Phantom, which is capable of measuring three-dimensional spot dose without the support of any algorithm, and also simulating the tumor with the acrylic structure. T-Ball Cube Phantom has the capacity to measure the dose with the help of a TLD from 300 separate points. In the evaluation of the data that we have achieved through the measurements with the T-Ball Cube Phantom, we observed that the error values obtained from the calculated dose values of the treatment planning, reached to higher values as we moved away from the tumor. We observed that the obtained values in this study are in consistent with the results in the literature.