Altı boyut (6DOF) kullanılarak kon beam tomografide (CBCT) elde edilen düzeltmelerin sistematik ve rastgele hatalarının bulunması
Systematic and random error obtaining using cone beam computer tomography(CBCT) with six dimention of freedom(6DOF)
Yazar: SİNEM KARAHAN
Danışman: PROF. DR. ENİS ÖZYAR
Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Radyasyon Onkolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Onkoloji = Oncology
Dizin: Görüntüleme = Imaging ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Radyoterapi-bilgisayar yardımlı = Radiotherapy-computer assisted ; Stereotaksik teknikler = Stereotaxic techniques ; Tomografi-emisyon-bilgisayarlı = Tomography-emission-computed

Özet:
Günümüzde yeni teknolojik metodların gelişmesi ile beraber görüntü kılavuzluğunda radyoterapinin önemi daha da artmıştır. Bu tez çalışmasında altı boyut (6D) kullanılarak cone beam computed tomography (CBCT) ile elde edilen düzeltmelerin ve dört boyut (4D) kullanılarak CBCT ile elde edilen düzeltmelerin oluşturduğu sistematik ve rastgele hataların belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu set up hataları kullanılarak CTV-PTV marjı hesaplamak için Amsterdam ve Rotterdam protokolleri kullanılmıştır.
Bu çalışmada kV-CBCT eşliğinde VMAT ile stereotaktik radyoterapi (SBRT) yöntemi ile tedavi edilen 20 akciğer kanseri hastası için 476 görüntü incelenmiştir. Bu görüntülerle, büyük küp ve küçük küp için 6D kullanılarak CBCT ile elde edilen düzeltmelerin ve 4D kullanılarak CBCT ile elde edilen düzeltmelerin oluşturduğu sistematik ve rastgele hatalar belirlenmiştir. Bu kayma değerleri küçük küp ve büyük küp tanımlanarak elde edilmiştir.  Küçük küp; hastanın PTV yapısı baz alınarak her yönden 2cm olacak şekilde tanımlanmıştır. Büyük küp ise CT çekilen alan boyutu kadar açılarak tanımlanmıştır. 4D ve 6D kaydırma değerleri elde edilmiştir.
Büyük küp için otomatik 4D ve 6D tedavi eşleştirmelerine ait kayma değerleri kullanılarak elde edilen sistematik hatalar sırası ile lateral, vertikal ve longitunal eksenler için 0,217cm, 0,424cm, 0,261cm ve 0,136cm, 0,337cm, 0,181cm ve rastgele hatalar sırası ile lateral, vertikal ve longitunal eksenler için 0,190cm, 0,318cm, 0,279cm ve 0,104cm, 0,163cm, 0,174cm olarak bulunmuştur. Küçük küp için otomatik 4D ve 6D tedavi eşleştirmelerine ait kayma değerleri kullanılarak elde edilen sistematik hatalar sırası ile lateral, vertikal ve longitunal eksenler için 0,128cm, 0,205cm, 0,138cm ve 0,109cm, 0,112cm, 0,119cm ve rastgele hatalar sırası ile lateral, vertikal ve longitunal eksenler için 0,172cm, 0,128cm, 0,188cm ve 0,086cm, 0,118cm, 0,159cm olarak bulunmuştur. Amsterdam ve Rotterdam protokolleri uygulanarak küçük küp ve büyük küp için manuel ve otomatik eşleştirmelere göre CTV-PTV marjları belirlenmiştir. Amsterdam protokolüne göre büyük küp  otomatik 4D ve 6D tedavi eşleştirmelerine ait CTV-PTV marj değeri vertikal, lateral ve longitudinal için sırasıyla 1,2826cm, 0,6755cm, 0,8478cm ve 0,9566cm, 0,4120cm, 0,5740cm olarak bulunmuştur. Amsterdam protokolüne göre küçük küp  otomatik 4D ve 6D tedavi eşleştirmelerine ait CTV-PTV marj değeri vertikal, lateral ve longitudinal için sırasıyla 0,6021cm, 0,4404cm, 0,4766cm ve 0,3626cm, 0,3327cm, 0,4088cm olarak bulunmuştur. Rotterdam  protokolüne göre büyük küp  otomatik 4D ve 6D tedavi eşleştirmelerine ait CTV-PTV marj değeri vertikal, lateral ve longitudinal için sırasıyla 1,0706cm, 0,5670cm, 0,7173cm ve 0,7881cm, 0,3448cm, 0,4838cm olarak bulunmuştur. Rotterdam protokolüne göre küçük küp  otomatik 4D ve 6D tedavi eşleştirmelerine ait CTV-PTV marj değeri vertikal, lateral ve longitudinal için sırasıyla 0,4996cm, 0,3764cm, 0,4076cm ve 0,3066cm, 0,2782cm, 0,3493cm olarak bulunmuştur. Sistematik ve rastgele hatalar kullanılarak oluşturulan PTV marjları değerlendirildiğinde, 6D için büyük küp ya da küçük küp kullanılarak bulunan CTV-PTV marjları 4D CTV-PTV marjlarından daha küçüktür. Ancak, eşleştirme yapılırken kullanılan büyük küp seçeneğinde bütün anatomik yapı baz alındığı için küçük küpe oranla daha fazla sapma çıkmaktadır, buna bağlı bulunan marj değerleri ise küçük küpe oranla daha fazla olmaktadır.  SBRT ile tedavi edilen akciğer kanseri hastalarında IGRT ile immobilizasyon yapılırken 6 Boyut kullanılarak, eşleştirme yapılacak alanın küçük küp şeklinde seçilmesiyle CTV'ye verilecek marj değerleri de azaltılabilir.

Abstract:
Currently, with the development of new technological methods, the importance of image guidance radiotherapy has increased even more. In this thesis study, we aimed to determine the systematic and random errors in IGRT which are obtained for cone beam computed tomography (CBCT) using six dimensions (6D) and four dimensions (4D) for large cube and small cube. Amsterdam and Rotterdam protocols were used to calculate the CTV-PTV margin using these set up errors.

In this study, 476 images were examined for 20 lung cancer patients treated with VMAT in the presence of kV-CBCT by using SBRT technique. With these images, the systematic and random errors generated by CBCT using 4D and 6D for large and small cubes were calculated. The small cube was defined to be 2 cm from each side based on the PTV structure of the patient, the large cube was defined by opening up to the CT field size. 4D and 6D matching value was determined.
The systematic error obtained by using the matching values of the automatic 4D and 6D treatment for the large cube was 0,217cm, 0,424cm, 0,261cm and 0,136cm, 0,337cm, 0,181cm for lateral, vertical ve longitunal axis respectively and random error obtained by using the matching values of the automatic 4D and 6D treatment for the large cube was 0,190cm, 0,318cm, 0,279cm and 0,104cm, 0,163cm, 0,174cm  for lateral, vertical ve longitunal axis respectively. The systematic error obtained by using the matching values of the automatic 4D and 6D treatment for the small cube was 0,128cm, 0,205cm, 0,138cm and 0,109cm, 0,112cm , 0,119cm  for lateral, vertical ve longitunal axis respectively and random error obtained by using the matching values of the automatic 4D and 6D treatment for the small cube was 0,172cm, 0,128cm, 0,188cm and 0,086cm, 0,118cm, 0,159cm  for lateral, vertical ve longitunal axis respectively. According to Amsterdam and Rotterdam protocols, CTV-PTV margins were determined for large cube with regard to manual and automatic matching. Along with Amsterdam protocol, the CTV-PTV margin values for 4D and 6D  was found for large cube as 1,2826cm, 0,6755cm, 0,8478cm ve 0,9566cm, 0,4120cm, 0,5740cm for vertical, lateral and longitudinal axis respectively and for small cube as 0,6021cm, 0,4404cm, 0,4766cm and 0,3626cm, 0,3327cm, 0,4088cm for vertical, lateral and longitudinal axis respectively. Along with Rotterdam protocol, the CTV-PTV margin values for 4D and 6D  was found for large cube as 1,0706cm, 0,5670cm, 0,7173cm and 0,7881cm, 0,3448cm , 0,4838cm for vertikal, lateral and longitudinal axis respectively and for small cube as 0,4996cm, 0,3764cm, 0,4076cm ve 0,3066cm, 0,2782cm, 0,3493cm for vertical, lateral and longitudinal axis respectively. 

When evaluating the PTV margins generated using systematic and rastgele errors, CTV-PTV margins produced by using a large cube or small cube for 6 dimensions are smaller than 4 dimensional CTV-PTV margins. However, in the large cube option used when matching, the whole anatomical structure is based on a larger deviation than the small cube option, and the margin values attached to it are higher than the small options. When immobilization is performed with IGRT in lung cancer patients, the margin values to be given to CTV can be reduced by selecting the small cube shape of the field to be matched by using 6 dimensions.