Radyoterapide volümetrik modüle edilmiş ark tedavisi planlarının optimizasyonunda "photon optimizer" algoritmasının "aperture shape controller" özelliğinin kullanımının etkileri
The effects of using the aperture shape controller feature of photon optimizer algorithm in optimization of volumetric modulated ARC therapy plans in radiotherapy
Yazar: BAŞAK GÖKSEL
Danışman: PROF. DR. AYŞE NUR DEMİRAL ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN EPİK
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Algoritmalar = Algorithms ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Radyoterapi-bilgisayar yardımlı = Radiotherapy-computer assisted ; Radyoterapi-yoğunluk ayarlı = Radiotherapy-intensity-modulated

Özet:
Amaç: Çalışmamızda baş-boyun, akciğer ve prostat kanserli hastaların Volümetrik Modüle
edilmiş Ark Tedavisi (VMAT) RT planlarında, "Photon Optimizer" (PO) algoritması ile
optimizasyonda "Aperture Shape Controller" (ASC) özelliğinin kullanılmasının tedavi plan
kalitesi (TPK), tedavi verme etkinliği (TVE) ve hesaplanan ve verilen doz dağılımı arasındaki
uyum (QA) üzerine etkisinin incelenmesi amaçlandı.
Hipotez: ASC kullanımının kullanılmamasına göre TPK, TVE ve QA açısından daha üstün
olacağıdır.
Gereç-Yöntem: Definitif RT planı yapılmış olan toplam 36 (akciğer, baş-boyun ve prostat
kanserli 12'şer) hasta çalışma grubu olarak seçildi. Tamamı VMAT tekniğiyle yeniden tedavi
planları hazırlanıp, PO algoritması ile optimize edildi. Her bir olguda, ASC özelliğinin 3 farklı
düzeyi (1. kapalı, 2. orta, 3. çok yüksek) seçilerek optimizasyon yapıldı. "ArcCheck" ile her
hastada her bir plana özgü Kalite Güvenirliği (QA) değerlendirilmesi yapıldı. TPK (Homojenite
İndeksi(HI), OAR doz-volüm parametreleri(DVP)), TVE (Ortalama Açıklık Aralığı(AA),
Modülasyon Karmaşıklık Skoru(MCS), toplam Monitor Unit(MU)) ve QA yönünden ASC
düzeylerinin ikili karşılaştırmaları "Wilcoxon Signed-Rank" testiyle yapıldı.
Bulgular: TPK: Baş-boyun ve prostat kanserinde tüm PTV'ler için HI yönünden en homojen doz
dağılımı ASC Kapalı olduğunda sağlanmaktadır. OAR: Beyin sapı, sağ koklea, toplam parotis,
sağ parotis, sol ve sağ optik sinir, akciğer, barsak, sol femur başı ve mesane DVP'nde ASC
düzeyi değiştiğinde anlamlı farklar ortaya çıkmıştır. TVE: Baş-boyun kanserinde sadece MCS,
akciğer ve prostat kanserinde ise AA, MCS ve toplam MU değerlerinde ASC düzeyi değiştiğinde
anlamlı fark bulunmuştur. QA: Tüm olgularda ASC düzeyi değişimiyle anlamlı fark gözlenmiştir.2
Sonuç: Baş-boyun, akciğer ve prostat kanserli hastaların VMAT planlanmasında, ASC
kullanımında çok yüksek düzey ile kapalı+orta düzeye kıyasla TVE ve QA açısından olumlu
sonuçlar elde edilmektedir.

Abstract:
Aim: In this study, it was aimed to investigate the effect of using "Aperture Shape Controller"
(ASC) feature in the optimization with "Photon Optimizer" (PO) algorithm in "Volumetric
Modulated Arc Therapy" (VMAT) RT plans of head and neck, lung, and prostate cancer patients
in terms of treatment plan quality (TPQ), treatment delivery efficiency (TDE), and agreement
between calculated and delivered dose distribution (QA).
Hypothesis: The use of ASC feature in optimization will be superior in terms of TPQ, TDE, and
QA.
Material-Method: A total of 36 patients (each 12 with head and neck, lung, and prostate cancer)
with a definitive RT plan were selected as the study group. Treatment plans were reprepared with
full VMAT technique and optimized with the PO algorithm. In each case, optimization was
performed by selecting 3 different levels of ASC feature (1. off, 2. medium, 3. very high). In
order to test the dosimetric acceptability of each RT plan prepared, patient-specific Quality
Assurance (QA) was evaluated with "ArcCheck". Comparisons of different ASC levels were
performed using "Wilcoxon Signed-Rank" test (two related samples test) in terms of TPQ
(Homogeneity Index (HI), OAR dose-volume parameters (DVP)), TDE (Average Open Aperture
(AA), Modulation Complexity Score (MCS), Total Monitor Unit (MU)), and QA.
Results: TPQ: The most homogeneous dose distribution in terms of HI for all PTVs in head and
neck and prostate cancer is provided when the ASC level was off. OAR: As the ASC level was
changed, significant differences were observed in the DVPs of brainstem, right cochlea, total
parotid, right parotid, left and right optic nerve, lung, intestine, left femoral head and bladder.
TDE: There was a significant difference only in MCS in head and neck cancer while in AA, MCS
and total MU values in lung and prostate cancers.4
Conclusion: In the VMAT planning of patients with head and neck, lung and prostate cancer, the
use of very high level of ASC is more favorable compared to the closed + medium level in terms
of TDE and QA.