Prostat kanserinde uygulanan statik yart teknikleri için eclipse tedavi planlama sisteminde fiziksel ve biyolojik plan optimizasyon algoritmalarının karşılaştırılması
The comparison of physical and biological plan optimization alghorthims of eclipse treatment planning system for static imrt treatments of early stage prostate cancers
Yazar: YASEMİN KUNDAKÇI
Danışman: PROF. DR. FADİME AKMAN ; DOÇ. ÖZLEM KARADENİZ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Medikal Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Algoritmalar = Algorithms ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Optimizasyon teknikleri = Optimization techniques ; Prostat = Prostate ; Prostat hastalıkları = Prostatic diseases ; Prostat neoplazmları = Prostatic neoplasms ; Radyoterapi = Radiotherapy ; Radyoterapi-bilgisayar yardımlı = Radiotherapy-computer assisted ; Tedavi = Treatment

Özet:
Erken evre prostat kanseri hastalarda Eclipse Tedavi Planlama Sisteminde bulunan biyolojik optimizasyon algoritmasını kullanarak elde edilen sonuçları geleneksel doz/doz-hacim tabanlı yaklaşımla (DVTP) karşılaştırmak ve gelişmekte olan bu yöntemin uygulanabilirliğini değerlendirmektir.
Dokuz Eylül Üniversitesi Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı'nda bulunan Eclipse Tedavi Planlama Sistemi arşivinden 20 erken evre prostat kanseri hastasının BT görüntüleri alınmıştır. Tüm hastaların BT görüntüleri üzerinden oluşturulan YART planları fiziksel ve biyolojik optimizasyon algoritmaları kullanılarak optimize edilmiştir. Fiziksel optimizasyon yaklaşımında, belirlenen hedef ve riskli organlar için fiziksel doz ve hacim kriterlerine göre DVTP planları hazırlanmıştır. Biyolojik optimizasyon yaklaşımında, BORT planları ve tümör kontrol olasılığına ve normal doku komplikasyon olasılığına bağlı TCP/NTCP planları hesaplanmıştır. Üç farklı plan için elde edilen sonuçlar PTV78, rektum, mesane ve femur başları açısından karşılaştırılmıştır. Elde edilen veriler SPSS v20 istatistik programı kullanılarak analiz edilmiştir. 
CI değeri, DVTP, BORT ve TCP/NTCP planları için sırasıyla 0,95(±0,09), 0,90(±0,31), 0,58(±0,36), HI değeri ise 0,03(±0,01), 0,05(±0,02), 0,26(±0,07) olarak hesaplanmıştır. Maksimum doz değeri, 103,47(±0,92), 104,40(±1,30), 111,06(±7,81) olarak bulunmuştur. BORT planlarında rektum ve mesane için V30, V50, V65 ve V75 parametrelerinin DVTP planlarına göre ortalama %10 daha düşük değerlerde olduğu görülmüştür. Ayrıca, TCP/NTCP planlarında elde edilen rektum ve mesane komplikasyon olasılıklarının diğer planlara göre ortalama %90 daha düşük olduğu hesaplanmıştır. 
TCP/NTCP planlarında hedef doz homojenitesi ve konformitesi azalırken, bu planların düşük NTCP değerleri ile normal dokuları daha iyi koruduğu bulunmuştur. Maksimum doz değeri DVTP ve BORT planları açısından değerlendirilmiştir ve bu değerlerin ICRU 83 numaralı rapor ile karşılaştırıldığında kabul edilebilir sınırlar içerisinde olduğu görülmüştür. BORT ve DVTP planları için sonuçların değerlendirilmesiyle, hedef kapsamı, hedef konformitesi arasında anlamlı bir fark olmasa da BORT planlarında sağlıklı dokular daha iyi korunmuştur. Sonuç olarak, erken evre prostat kanseri hastaları için biyolojik tabanlı optimizasyon normal dokular açısından doz/doz-hacim tabanlı yaklaşıma göre bir alternatif olabilir.

Abstract:
Compare the results which were obtained using biological optimization algorithm with conventional dose/dose-volume based approach (DVTP) in the Eclipse Treatment Planning System and to assess the feasibility of this developing method for the patients who were in early stage prostate cancers. 
CT images of 20 early stage prostate cancer patients were taken from the archive of the Eclipse Treatment Planning System in the department of Radiation Oncology of Dokuz Eylul University. IMRT plans which were acquired on the CT images were optimized using physical and biological optimization algorithms. In the physical optimization approach, DVTP plans were prepared in accordance with the physical dose and volume criteria for the determined target and organs at risk. In the biological optimization approach, BORT plans and TCP/NTCP plans which depend on the tumor control probability and normal tissue complication probability were calculated. Thus three different treatment plans were acquired according to those optimization models. And, the results of those plans were compared for the PTV78, rectum, bladder and femoral heads. The data was analyzed on the SPSS v20 statistic program.
The values of CI and HI were calculated and found as 0,95(±0,09), 0,90(±0,31), 0,58(±0,36) and 0,03(±0,01), 0,05(±0,02), 0,26(±0,07) for the DVTP, BORT, TCP/NTCP plans. The values of maximum dose were found as 103,47(±0,92), 104,40(±1,30), 111,06(±7,81) for the DVTP, BORT, TCP/NTCP plans. In the BORT plans, it was seen that V30, V50, V65 and V75 parameters had 10% lower values compared with DVTP plans for the bladder and rectum. Also, in the TCP/NTCP plans, calculated rectum and bladder complication probabilities were 90% lower than the other plans, averagely.  
The target dose homogeneity and conformity in the TCP/NTCP plans were decreased, the TCP/NTCP plans were improved sparing of normal tissues with lower NTCP values. In the DVTP and BORT plans were evaluated in terms of the maximum dose, and it was seen that these values are within the acceptable limits compared with ICRU83 report. The evaluation of all results shows there are no meaning differences among target coverage, target conformity BORT and DVTP approaches, but in the BORT plans were provided better sparing of normal tissues. Consequently, Biologically-based Optimization could be an alternative to the dose/dose-volume approach in terms of critical structures to early stage prostate cases.