CyberKnife® radyocerrahi sisteminde çoklu ve tekli yapılan tedavi planlarının HU1 fantom yardımıyla kalite kontrolünün sağlanması
Quality control of multiple and single treatment plans in the cyberKnife® radiosurgery system with the help of HU1 phantom
Yazar: KEVSER SÖZEN
Danışman: PROF. DR. NİHAL BÜYÜKÇİZMECİ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Stereotaktik radyocerrahi (SRS), enerjisi düşük çok sayıda ışın demetinin kafatası içinde hedef bölgeye yönlendirilmesi ve hedef noktaya odaklanıp sadece bu noktaya yüksek enerji uygulanarak dokuda değişiklikler gerçekleştirilmesidir. Çoklu beyin metastazlarında stereotaktik radyocerrahinin kullanımı günden güne artmaktadır. Bu çalışmanın amacı çoklu beyin metastazlarında tek seferde bütün metastazların ışınlanması ile metastazların ayrı ayrı ışınlanmasının kıyaslanmasıyla bu iki uygulama yönteminden daha avantajlı olanın belirlenmesidir. Bunun için tamamen yeni, 20 adet çıkarılabilir katmandan oluşan kafa fantomu üzerinde dozimetrilerin konulduğu boşluklara gelecek şekilde 6 adet beyin metastazı ile spinal cord, beyin sapı ve kiazma da olmak üzere 3 kritik organ belirlendi. Kafa fantomunun bilgisayarlı tomografi (BT) görüntüleri alınıp bu 6 tümör ve 3 kritik organ görüntüsü üzerinde çizimi (konturlama işlemi) yapıldı. CyberKnife® Multiplan tedavi planlama sisteminde vermek istediğimiz doz değeri yazılıp, 10 mm kolimatör ile tek sefer ışınlama ile ayrı ayrı ışınlama planları oluşturuldu. Tedavi planları Radyasyon Tedavi Onkoloji Grubu (RTOG) uluslararası kriterlerine uygun olarak hazırlandı. Dozimetrik ölçümler için radyoterapide kullanımı gittikçe artan Berilyum Oksit (BeO) optiksel uyarılmayla lüminesans (OSL) dozimetreleri kullanıldı. Fantomda bulunan dozimetre yerleştirmek için ayarlanmış bölmelere OSL'ler yerleştirildi. Fantomda 4, 6, 7, 8, ve 15. kesitteki metastazlar ve 7. ve 15. kesitteki kritik organların dozimetrik ölçümleri yapıldı. Tedavi planlama sisteminde vermek istediğimiz doz ve HU (Hounsfield unit) fantomdaki BeO dozimetrelerinde okuduğumuz ölçümler değerlendirildi. Tek seferde ve ayrı ayrı planların tümünün plan değerlendirme parametreleri homojenlik indeksi (HI), uygunluk indeksi (CI), yeni uygunluk indeksi (nCI), kapsamı, tedavi süresi ve gradyent indeksi (GI) değerleri karşılaştırıldı. Tek bir planın tedavi süresi, gradyent indeksi ve risk altındaki organları koruma açısından daha avantajlı olduğu görüldü. Bununla birlikte, uygunluk indeksi, yeni uygunluk indeksi ve homojenlik indeksi açısından ayrı ayrı planlama daha olumlu sonuçlar verdi.

Abstract:
Stereotactic radiosurgery (SRS) is the process of directing a large number of low-energy beams of radiation to the target area within the skull, focusing on the target point and applying high energy only to this point to make changes in the tissue. The use of stereotactic radiosurgery in multiple brain metastases is increasing day by day. The aim of this study was to compare irradiation of all metastases at once with separate irradiation of metastases in multiple brain metastases and to determine the more advantageous of these two application methods. For this purpose, 6 brain metastases and 3 critical organs including the spinal cord, brain stem and chiasm were identified on a completely new head phantom consisting of 20 removable layers in the cavities where the dosimeters were placed. Computed tomography (CT) images of the head phantom were taken and contouring was performed on these 6 tumors and 3 critical organs. The dose value we wanted to give was written in the CyberKnife® Multiplan treatment planning system and separate irradiation plans were created with a single irradiation with a 10 mm collimator. Treatment plans were prepared in accordance with the international criteria of the Radiation Therapy Oncology Group (RTOG). Beryllium Oxide (BeO) optical stimulated luminescence (OSL) dosimeters, which are increasingly used in radiotherapy, were used for dosimetric measurements. Dosimetric measurements of metastases in sections 4, 6, 7, 8, and 15 and critical organs in sections 7 and 15 were performed on the phantom. The dose we wanted to give in the treatment planning system and the HU (Hounsfield unit) readings from the BeO dosimeters in the phantom were evaluated. The plan evaluation parameters homogeneity index (HI), conformity index (CI), new conformity index (nCI), coverage, treatment time and gradient index (GI) values of all plans at once and separately were compared. A single plan was more advantageous in terms of treatment duration, gradient index and protection of organs at risk. However, separate planning gave more favorable results in terms of conformity index, new conformity index and homogeneity index.