Akciğer tümörlerinde yoğunluk ayarlı ark radyoterapi tekniği kullanılarak iki farklı optimizasyon algoritmasının doz dağılımına etkisinin incelenmesi
Investigation of two different doses distribution optimization algorithm in lung tumors using with intensity modulated arc radiotherapy technique
Yazar: GÖRKEM ÇEVİKBAŞ
Danışman: PROF. DR. HATİCE BİLGE BECERİR
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Temel Onkoloji Ana Bilim Dalı / Sağlık Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Onkoloji = Oncology
Dizin: Akciğer neoplazmları = Lung neoplasms ; Algoritmalar = Algorithms ; Doz-cevap ilişkisi-radyasyon = Dose-response relationship-radiation ; Homojenlik = Homogenity ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Radyasyon dozajı = Radiation dosage ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Radyoterapi-bilgisayar yardımlı = Radiotherapy-computer assisted ; İnhomojen = Inhomogeneous

Özet:
İnsan vücudunu oluşturan akciğer, kemik ve yumuşak doku gibi yapılar farklı yoğunluklara sahiptir. Radyoterapi uygulamalarında ışının bu inhomojen yapılardan geçmesi sonucu doz dağılımında farklılıklar meydana gelecektir. Bu sebeple doz hesaplama algoritmaları, ışınlanan dokularda dozun doğru belirlenmesi için doğru modelleme yapmalıdır.     
Bu tez çalışmasına, tedavi hacimleri 93,5 cm3 ile 733,2 cm3 arasında değişen akciğer kanserli 20 hasta dahil edilmiş ve bu hastaların tedavi planları Eclipse TPS'nin üç farklı algoritma sürümleri dahilinde VMAT tekniği kullanılarak hazırlanmıştır. Tedavi hedef hacminin (PTV) merkezi bütün planlarda izomerkez olarak seçilmiştir. PTV'nin %95'i verilen dozun tamamını alacak şekilde normalizasyon yapılarak, hazırlanan bütün planlarda PTV'nin aldığı dozun aynı olması sağlanmıştır. VMAT tekniği kullanılarak hazırlanan akciğer tedavi planları Analytical Anisotropic Algorithm (AAA) algoritmasının farklı sürümleri ve AAA algoritmasına eklenen İntermediate doz hesaplama modülü ile yapılmıştır. Tedavi planlarında İntermediate doz hesaplama modülünün optimizasyona dahil edilmesi ile akciğer gibi inhomojen yapılar için doku düzeltmesinin yapılması sağlanmış olur. 
Tedavi planları her bir hasta için üç farklı tedavi planlama sisteminde ayrı ayrı hazırlanmıştır. Hazırlanan planlardan elde edilen doz-volüm histogramlarından hedef hacim dozları, kritik organların (Akciğer-PTV, Kalp, Özefagus ve Medulla) dozları belirlendi, konformite indeks (CI) ve homojenite indeks (HI) değerleri hesaplanarak kaydedildi. Tüm bu değerler karşılaştırmaları yapılacak üç farklı tedavi planlama sistemi için karşılaştırılmıştır.
Yapılan çalışmanın sonunda, her üç algoritma sistemi ile yapılan akciğer tedavi planlarında kritik organlar açısından belirtilen doz sınırlamaları sağlanmıştır. Ayrıca intermediate doz hesaplama modülü kullanılarak hazırlanan akciğer planlarının kritik organ dozları, CI ve HI değerlerinin sonuçları diğer sistemlere göre daha iyi bulunmuştur. İntermediate doz hesaplama modülünün akciğer gibi düşük yoğunluklu organların olduğu bölge tedavilerinde, tedavi planlarının kalitesini arttırdığı görülmüştür. 


Anahtar Kelimeler: Akciğer Kanseri, VMAT, AAA, İnhomojenite, İntermediate

Abstract:
In human body such as lungs, bone and soft tissue structures have different concentration. In radiotherapy as a result of passing through the inhomogeneous structure of the beam, difference in the dose distribution will occur. Therefore, dose calculation algorithms, should make accurate modelling for the accurate determination of the doses in the irradiated tissue. 
20 lung cancer patients have been included in this thesis studies with the treatment volumes ranging between 93,5 cm3 and 733,2 cm3 and treatment plans for these patients are prepared in Eclipse TPS using VMAT technique within three different versions of the algorithm. The center of the treatment target volume (PTV) was chosen as isocenter in all plans. Normalization performed as 95% of PTV would take all the given dose and so PTV's dose is provided to be the same as in all prepared plans. Lung treatment plans which prepared by using VMAT techniques were done with different versions of Analytical Anisotropic Algorithm (AAA) and AAA with intermediate dose calculation module. In the treatment plans while the including of the intermediate dose calculation module to the optimization, tissue correction is made of for inhomogeneous structures such as the lungs. 
Treatment plans were individually prepared in three different treatment planning system for each. From the dose-volume histograms which were obtained from the prepared plans, target volume dose, critical organs (lung-PTV, heart, eso"	phagus and medulla) dose were read, conformity index (CI) and homogeneity index (HI) values were calculated and recorded. All of these values were compared for three different treatment planning system which are being compared. 
At the end of the study, in terms of critical organs specified dose limits are provided in lung treatment plans for each three algorithm systems. Also critical organ doses,CI and HI values which were prepared by using the intermediate dose calculation module, were significantly better than other systems. We can say that the idea, that is the thinking and expectations about the increasing of the quality of treatment plans with Intermediate dose calculation module for the treatment of low-density regions where organs such as the lungs, is supported by this study.              
   

Key Words: Lung Cancer, VMAT, AAA, Inhomogeneity, Intermediate