Çocuk kraniyospinal ışınlamalarında helikal tomoterapi, vmat ve üç boyutlu konformal radyoterapi teknikleri kullanılarak yapılan tedavi planlama sonuçlarının fiziksel ve biyolojik parametrelere bağlı değerlendirilmesi
Evaluation of treatment planning results using helical tomotherapy, vmat and three-dimensional conformal radiotherapy techniques in pediatric craniospinal irradiation depending on physical and biological parameters
Yazar: EDA KAYA PEPELE
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM ÜNAL ; PROF. DR. BAHAR DİRİCAN
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Radyasyon Onkolojisi = Radiation Oncology

Özet:
Çocukluk çağı kanserlerinden en sık görülen, medulloblastomların tedavisinde radyoterapi önemli bir yer alır. Modern radyoterapi teknikleri ile birlikte günümüzde, radyoterapi tedavisindeki ana amaç, uzun süreli hastalık kontrolünü sağlarken aynı zamanda morbidite ve mortalite oranlarını en düşük düzeyde tutmaktır. Bu nedenle radyoterapiye bağlı endikasyonları belirlerken radyasyonun meydana getirdiği geç morbidite ve ikincil kanser olasılığı dikkate alınmalı, ideal tedavi planının seçimi ve uygulamasında da en yüksek düzeyde özen gösterilmelidir.
Bu çalışmada amaç tomoterapi, volümetrik ark terapi (VMAT) ve üç boyutlu konformal radyoterapi (3B-KRT) planlama teknikleri kullanılarak yapılan kraniyospinal radyoterapi planlarının karşılaştırılmasında alışılagelmiş fiziksel değerlendirmelerin dışında, ikincil kanser risklerinin ve yan etkilerin de değerlendirilebilmesi açısından biyolojik parametrelere bağlı tedavi planı değerlendirmesine dikkat çekmek amaçlanmıştır. Bu çalışma için medulloblastom tanısı konmuş ve radyoterapi uygulanmış 10 çocuk hastanın bilgisayarlı tomografi görüntüleri üzerinden, tomoterapi, VMAT ve 3B-KRT planları hazırlanmıştır. Tedavi dozu olarak standart risk medulloblastom tedavi dozları kullanılmıştır. Tedavi planları karşılaştırılırken fiziksel parametrelerden; PTV'nin dozimetrik parametre sonuçları, kritik organ dozları, homojenite indeksi (HI), konformite indeksi (CI) kriterleri göz önüne alınmıştır. Biyolojik parametrelerden ise uzun dönem komplikasyon olasılıklarının tahmini için normal doku komplikasyon olasılığı (NTCP) hesaplanmıştır.
Fiziksel parametrelere bağlı planlama sonuçları incelendiğinde, Tomoterapi planlarının dozimetrik sonuçlarda üstünlüğü görülmüştür. HI sonuçlarında tomoterapi planlarının, CI sonuçlarında ise VMAT planlarının beklenen kriterlere daha yakın olduğu bulunmuştur.
Kritik organların korunmasında planlama teknikleri arasında avantaj ve dezavantajlı durumların olduğu görülmüştür. NTCP sonuçlarında ise modern radyoterapi teknikleri ile özellikle tiroid, lensler, kalp ve kohleaların daha iyi korunduğunu ve buna bağlı olarak komplikasyon görülme olasılıklarının daha düşük olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Bu tez çalışmasında, tedavi tekniklerinin fiziksel ve biyolojik parametrelere bağlı karşılaştırmalarında, birbirlerine göre avantaj ve dezavantajlarının olduğu görülmüştür. Sonuçta, uzun süre sağ kalım beklenen kraniyospinal ışınlama yapılmış çocuk hastalarda modern radyoterapi teknikleri ile kalp mean dozları düşürülerek uzun dönemde kardiyak problemlerin önüne geçilebilir, aynı zamanda tiroid dozunun düşürülmesi ile ikincil tiroid kanserleri, hipotiroidi ve hipertiroidi görülmesine ilişkin komplikasyon olasılığı önlenebilir. Yüksek sağ kalım oranları ve uzun yaşam beklentisi durumunda çocukluk çağı kanserlerinden medulloblastomların tedavisinde etkin ancak yan etkisi az tedavi modalitelerinin seçimi oldukça önemlidir.

Anahtar Kelimeler: Medulloblastom, Kraniyospinal radyoterapi, Tomoterapi, VMAT, 3B-KRT, Plan değerlendirme

Abstract:
Radiotherapy plays an important role in the treatment of medulloblastomas, the most common childhood cancer. With modern radiotherapy techniques, the main purpose of radiotherapy treatment today is to keep the morbidity and mortality rates at the lowest level while providing long-term disease control. For this reason, the late morbidity and the possibility of secondary cancer caused by radiation should be taken into account when determining the indications related to radiotherapy, and the highest level of care should be taken in the selection and application of the ideal treatment plan.
In this study, in the comparison of craniospinal radiotherapy plans using tomotherapy, volumetric arc therapy (VMAT) and three-dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT) planning techniques, it was aimed to draw attention to the evaluation of the treatment plan based on biological parameters in order to evaluate the secondary cancer risks and side effects apart from the conventional physical evaluations. For this study, tomotherapy, VMAT and 3D-CRT plans were prepared based on computed tomography images of 10 pediatric patients who were diagnosed with medulloblastoma and received radiotherapy. Standard risk medulloblastoma treatment doses were used as the treatment dose. When comparing treatment plans, the dosimetric parameter results of PTV, critical organ doses, homogeneity index (HI), conformity index (CI) criteria were cosidered. Normal tissue complication probability (NTCP) was calculated for the estimation of long-term complication probabilities from biological parameters.
When the planning results based on physical parameters were examined, it was seen that Tomotherapy plans were superior in dosimetric results. Tomotherapy plans in HI results and VMAT plans in CI results were found to be closer to the expected criteria. It was observed that there are advantages and disadvantages among planning techniques in the protection of critical organs. In the NTCP results, it was concluded that with modern radiotherapy techniques, especially the thyroid, lenses, heart and cochlea were better protected, and accordingly, the possibility of complications was lower.
In this thesis, it was seen that the treatment techniques had advantages and disadvantages compared to each other in the comparisons based on physical and biological parameters. As a result, long-term cardiac problems can be prevented by reducing the heart mean doses with modern radiotherapy techniques in pediatric patients with craniospinal irradiation who are expected to survive for a long time, and the possibility of complications related to the occurrence of secondary thyroid cancers, hypothyroidism and hyperthyroidism can be prevented by lowering the thyroid dose. In the case of high survival rates and long life expectancy, the selection of effective treatment modalities with less side effects in the treatment of childhood cancers, medulloblastoma is very important.

Keywords: Medulloblastoma, Craniospinal radiotherapy, Tomotherapy, VMAT, 3D-CRT, Plan evaluation