Akciğer kanserli olgularda stereotaktik ablatif beden radyoterapisi kalite kontrolleri için hastaya özgü tümör ve solunum izlemi fantomu tasarımı
Quality assurance of patient specific tumor and respiratory tracking phantom  design of stereotactic ablative body radiotherapy in lung cancer patients
Yazar: TAHA ERDOĞAN
Danışman: PROF. DR. GÖKHAN ÖZYİĞİT
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Radyoterapi Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Onkoloji = Oncology

Özet:
. Hareketli tümörlerin radyoterapi tedavisi, çevredeki dokuyu korurken tümörü yeterince tedavi etmek için farklı stratejilerin kullanılabileceği zorlu bir görevdir. Bu stratejilerin karmaşıklığı doğru ve uygun kalite güvenirliği testlerini gerektirmektedir. Bu tezde sunulan çalışma, zamana bağlı geometrilere verilen dozu tahmin etmek ve doğrulamak için yöntemlerin geliştirilmesine odaklanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla hastaya özgü insan toraksını temsil eden antropomorfik bileşenler içeren tümör ve solunum izlem fantomu üretilerek akciğer kanserli olgularda stereotaktik ablatif beden radyoterapisi kalite kontrollerinde kullanılımı hem mekanik hem de dozimetrik olarak farklı tedavi platformu ve tedavi teknikleri ile değerlendirilmiştir. Mekanik kalite kontrol testinde T1-7 kostal vertebraların ve sternumun CC, AP ve LAT yöndeki sapmaları Tek Örneklem t Testi uygulanarak değerlendirildiğinde T3 (p<0,04), T4 (p<0,001), T5 (p<0,003) ve T6 (p<0,003) kostal vertabraların ve sternum (p<0,005)'un CC yöndeki ve T3 (p<0,03), T4 (p<0,003), T5 (p<0,000), T6 (p<0,001) ve sternum (p<0,005)'un AP yöndeki sapmaları istatiksel olarak anlamlı bulunurken LAT yöndeki sapmalar istatiksel olarak anlamsız bulunmuştur. Ayrıca toplam hareketin CC, AP ve LAT yöndeki sapmaları Kruskal- Wallis Testi uygulanarak değerlendirildiğinde T1 (p<0,070), T2 (p<0,070) ve T7 (p<0,070) kostal vertebların CC yöndeki ve T1 (p<0,070), T2 (p<0,016) ve T7 (p<0,070) AP yöndeki sapmaları ve LAT yöndeki tüm sapmalar istatiksel olarak anlamsız bulunmuştur. Tümörün hareket bölgesi olan T5-6 kostal vertebraların CC ve AP yöndeki sapmalarının anlamlı olması ilgili bölgedeki hareketin düzenli olduğu sonucunu vermektedir. BeO ölçüm sonuçları ile TPS verilerinin istatistiksel anlamlılığını saptayabilmek adına iki etkenli deney düzenlerinde Varyans Analizi uygulandığında yüksek doz bölgesi olan ITV (p<0,000) ve T6 (p<0,002) ile düşük doz bölgesi olan sternum (p<0,001) ölçümleri istatiksel olarak anlamlıdır. Düşük doz bölgesi olan T7 (p<0,244) ve L1 (p<0,701) ölçümleri ise istatiksel olarak anlamsızdır. CyberKnife® robotik radyocerrahi cihazında farklı ölçüm senaryolarına ait BeO ölçüm sonuçları ile TPS verileri değerlendirildiğinde ise yüksek doz bölgesi olan ITV (p<0,013) ve T6 (p<0,001) ölçümleri istatiksel olarak anlamlı bulurnurken düşük doz bölgesi olan; sternum (p<0,149), T7 (p<0,704) ve L1 (p<0,243)  ölçümleri ise istatiksel olarak anlamsız bulunmuştur. Trilogy® radyoterapi cihazında farklı ölçüm senaryolarına ait gamma indeks analiz sonuçları değerlendirildiğinde yapılan 12 karşılaştımanın 8'inde gama analizi sonucu %99'ün üzerinde bulunmuştur. Hareketli toraks ve hareketli tümör ölçüm senaryosuna ait 3 mm DMU ve %3 DF gama analizi karşılaştırma kriterinde sonuç %93,8 ve 3 mm DMU ve %5 DF gama analizi karşılaştırma kriterinde sonuç %94,2 olarak bulunmuştur. CyberKnife® robotik radyocerrahi cihazında farklı ölçüm senaryolarına ait gamma indeks analiz sonuçları değerlendirildiğinde yapılan 12 karşılaştımanın 1'inde gama analizi sonucu %96,5 ve 6'sında gama analizi sonucu %100 bulunmuştur. Hastaya özgü tümör ve solunum izlem fantomu, mekanik ve dozimetrik kalite güvenilirliği testlerinden başarı ile geçerek klinik rutininde kullanılabilir olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Radiotherapy treatment of mobile tumors is a challenging task where different strategies can be used to adequately treat the tumor while protecting the surrounding tissue. The complexity of these strategies requires accurate and appropriate quality reliability tests. The study presented in this thesis was carried out by focusing on the development of methods to estimate and verify the dose given to time-dependent geometries. For this purpose, tumor and respiratory follow-up phantom containing anthropomorphic components representing the patient-specific human thorax were produced and their use in stereotactic ablative body radiotherapy quality controls in lung cancer patients were evaluated both mechanically and dosimetrically with different treatment platform and treatment techniques. In the mechanical quality control test, when the deviations of T1-7 costal vertebrae and sternum in CC, AP and LAT directions were evaluated by applying Single Sample t Test, T3 (p <0.04), T4 (p <0.001), T5 (p <0.003) and T6 (p <0.003) of the costal vertebrae and sternum (p <0.005) in CC direction and T3 (p <0.03), T4 (p <0.003), T5 (p <0.000), T6 (p <0.001) and sternum (p <0.005) 'deviations in the AP direction were found statistically significant, while the deviations in the LAT direction were statistically insignificant. In addition, when the deviations of total movement in CC, AP and LAT directions are evaluated by applying Kruskal-Wallis Test, T1 (p <0.070), T2 (p <0.070) and T7 (p <0.070) costal vertebra's CC direction and T1 (p <0.070), T2 ( p <0.016) and T7 (p <0.070) deviations in the AP direction and all deviations in the LAT direction were statistically insignificant. The significant deviation of the T5-6 costal vertebrae in the CC and AP direction of the tumor's motion region indicates that the movement in the region is regular. In order to determine the statistical significance of BeO measurement results and TPS data, when variance analysis is applied in two-factor experimental setups, high dose region ITV (p <0.000) and T6 (p <0.002) and low dose region sternum (p <0.001) measurements are statistically significant. T7 (p <0.246) and L1 (p <0.701) measurements, which are low dose regions, are statistically insignificant. In the CyberKnife® robotic radiosurgery device, when the BeO measurement results and TPS data of different measurement scenarios are evaluated, the high dose region ITV (p <0.013) and T6 (p <0.001) measurements were found to be statistically significant; Sternum (p <0,149), T7 (p <0,704) and L1 (p <0,243) measurements were found statistically insignificant. When the gamma index analysis results of different measurement scenarios were evaluated in Trilogy® radiotherapy device, 8 out of 12 comparisons were found to be above 99% as a result of gamma analysis. In the 3 mm DMU and 3% DF gamma analysis comparison criterion of the mobile thorax and the mobile tumor measurement scenario, the result was 93.8% and the result was 94.2% in the 3 mm DMU and 5% DF gamma analysis comparison criteria. When the gamma index analysis results of different measurement scenarios were evaluated in CyberKnife® robotic radiosurgery device, 1 out of 12 comparisons was found as 96.5% as a result of gamma analysis and 100% as a result of gamma analysis in 6. It has been concluded that the patient-specific tumor and respiratory follow-up phantom can be used in its clinical routine by successfully passing mechanical and dosimetric quality reliability tests.