Üç boyutlu vajinal kaf brakiterapisinde "inverse" ve referans çizgi optimizasyonunun kritik organ dozları yönünden karşılaştırılması
The comparison of "inverse" optimisation and reference line optimization on organs at risk doses in three-dimensional vaginal vault brachytherapy
Yazar: SERDAR SANDUVAÇ
Danışman: PROF. DR. AYŞE NUR DEMİRAL
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Brakiterapi = Brachytherapy ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Radyoterapi-yoğunluk ayarlı = Radiotherapy-intensity-modulated ; Tıbbi fizik = Medical physics

Özet:
Amaç: Çalışmamızda vajen kaf brakiterapisi (BRT) uygulanmış hastalarda referans çizgi (RÇ) ve "inverse" optimizasyon (İO) yöntemlerini OAR (Riskli Organlar) dozları yönünden karşılaştırmak amaçlandı. 
Hipotez: İO'da RÇ optimizasyonuna (RÇO) göre OAR dozları daha düşüktür.  
Gereç-Yöntem: "Stump" aplikatörü ile vajen kaf BRT'si uygulanmış 20 olgunun BT görüntülerinden yararlanıldı. Aplikatörün apeks ve lateralinden 0,5cm uzaklıktaki 8 simetrik noktadan oluşan çizgiye RÇO uygulandı. İO'da ise Klinik Hedef Volüm (CTV) ve OAR için optimizasyon hedefleri girilerek doz CTV'ye tanımlandı. CTV optimizasyon hedefleri; D%98>%85, D%90>%100, V%100>%92,5 olarak belirlendi. OAR optimizasyon hedefleri 2cc'lik volümünün aldığı (D2cc) total (ERT+BRT) dozlar üzerinden tanımlandı. Fraksiyon başına 2Gy'den biyolojik eşdeğer dozlar (EQD2): mesane<9000cGy, rektum, sigmoid ve barsak<7000cGy. Wilcoxon Signed-Rank test ile 2 farklı optimizasyon tekniği, CTV doz-volüm parametreleri (D%90, V%100, D%50/D%90) ve OAR D2cc dozları üzerine etkileri yönünden karşılaştırıldı. 
Bulgular: Tüm OAR'lar için D2cc total EQD2 dozları incelendiğinde, İO'nun RÇO'ya göre anlamlı düzeyde (mesane, rektum, sigmoid ve barsak için sırasıyla p<0,0001, p:0,004, p:0,001 ve p:0,001) daha düşük dozlar sağlayabildiği izlendi. CTV için elde edilen D%90, V%100 ve D%50/D%90 parametreleri değerlendirildiğinde, D%90 ve V%100 için RÇO'nun anlamlı düzeyde (sırasıyla p<0,0001 ve p<0,0001) daha yüksek değerler sağladığı izlenmektedir. Öte yandan <1,5 olması önerilen D%50/D%90 İO'da anlamlı düzeyde (p<0,0001) daha düşüktür. CTV kriterlerinin tüm olgularda karşılandığı, OAR kriterlerinden ise yalnızca rektum için İO'da 1 olguda, RÇO'daysa 3 olguda <7000cGy sınırının aşıldığı izlendi. 
Sonuç: Her iki optimizasyonda hedeflenen kriterler CTV'de karşılanırken, OAR'larda her zaman sağlanamamaktadır. OAR'lar açısından İO lehine oluşan anlamlı fark vajinal kaf BRT'sinde rutin klinik uygulamalar için bu optimizasyon türünü desteklemektedir.

Anahtar Sözcükler: brakiterapi, vajinal kaf, inverse optimizasyon, referans çizgi
optimizasyonu, riskli organ, CTV

Abstract:
Aim: The aim was to compare the methods of reference line (RL) and "inverse" optimization (IO) in terms of doses to organs at risk (OAR) in patients who received vaginal cuff brachytherapy (BRT).  
Hypothesis: Doses to OAR are lower in IO compared to RL optimization (RLO). 
Materials-Method: CT images of 20 patients were used who received vaginal cuff BRT using "Stump" applicator after external radiotherapy (ERT). RLO was performed to line composed of 8 symmetrical points at 0,5 cm distance from the applicator's apical and lateral surfaces. On the other hand, dose was prescribed to CTV in IO with introduction of optimization goals for Clinical Target Volume (CTV) and OARs. CTV optimization goals: D98%>85%, D90%>100%, V100%>92,5%. OAR optimization goals were defined in terms of doses to 2cc of volume (D2cc) receiving total (ERT+BRT) doses. Biologically equivalent doses in 2 Gy per fraction (EQD2): bladder<9000cGy, rectum, sigmoid, and bowel<7000cGy. Using Wilcoxon Signed-Rank test, 2 different optimization techniques were compared with respect to effects on CTV dose-volume parameters (D90%, V100%, D50%/D90%) and OAR 2cc doses.   
Results: When D2cc total EQD2 doses of all OARs were evaluated, it was observed that significantly (p<0,0001, p:0,004, p:0,001, and p:0,001 for bladder, rectum, sigmoid, and bowel, respectively) lower doses could be obtained with IO compared to RLO. When the parameters of D90%, V100% ve D50%/D90% were evaluated, it was seen that significantly (p<0,0001, and p<0,0001, respectively) higher doses could be obtained with RLO for D90% ve V100%. On the other hand, D%50/D%90 (which is recommended to be <1,5) is significantly (p<0,0001) lower in IO.  It was detected that CTV criteria could be met in all cases where OAR criteria of <7000cGy was violated only for rectum in 1 case in IO and 3 cases in RLO.   
Conclusion: In both types of optimization, desired criteria are met for CTV while they may not be met constantly in all cases. The resultant significant difference in favor of IO with regard to OARs supports the routine clinical use of this optimization type in vaginal cuff BRT.


Key words: brachytherapy, vaginal cuff, inverse optimization, reference line optimization,
organs at risk