Radyoterapiye bağlı ikincil kanser riskini azaltmak amacıyla karşı memeyi alan dışında bıracak sütyen ve zırh tasarımı
Design of a bra and a shield to spare the contralateral breast to reduce the risk of secondary cancer due to radiotherapy
Yazar: NUR KODALOĞLU
Danışman: PROF. DR. FERAH YILDIZ
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Klinik Onkoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Onkoloji = Oncology ; Radyasyon Onkolojisi = Radiation Oncology
Dizin: Kişisel koruyucu donanım = Personal protective equipment ; Meme hastalıkları = Breast diseases ; Meme neoplazmları = Breast neoplasms ; Monte Carlo benzetimi = Monte Carlo simulation ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Radyasyon dozajı = Radiation dosage ; Radyasyon etkileri = Radiation effects ; Radyoterapi-yoğunluk ayarlı = Radiotherapy-intensity-modulated ; Sütyen = Braissere ; Zırh = Armour

Özet:
Bu çalışmada radyoterapi sırasında diğer memeyi hedef memeden uzaklaştıracak bir sütyen ile karşı memenin alabileceği dozu azaltacak birkaç farklı tasarımda zırh üretilmiştir. MCNP6 ile 2 MeV tek yönlü (10 cm x 10 cm) foton kaynağı kullanılarak 10 cm uzağına konumlandırılan baryum borat, sepyolit, boraks, bakır, serrobend, kurşun ve su için simülasyonlar yapılmıştır. Yarı değer (YDK)(2.74 cm) ve onda bir kalınlık (OBK) (7.34 cm) değerleri ile maliyet, ulaşılabilirlik, şekil verilebilirlik, erime sıcaklığı göz önünde bulundurulduğunda en iyi soğurucu malzemenin serrobend olduğuna karar verilmiştir. Zırhın etkinliğini incelemek için oluşturulan 30 cm x 30 cm'lik RW3 katı fantoma yönlendirilen 15 cm x 15 cm'lik 2 MeV enerjili foton demeti ile fantom yüzeyinde zırhsız ve 5 mm kalınlığında serrobend zırhlı simülasyonları yapılıp yüzde derin doz (YDD) ve yatay doz profilleri karşılaştırılmıştır. Monte Carlo simülasyonlarında, zırhın 2 ve 5 cm derinliklerde %10-15 oranında doz azalttığı bulunmuşken yüzeyde ise build-up etkisinden dolayı %15 oranında doz arttırmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında ise bir sütyen ile bir zırh üretilmiştir. Sütyenin etkisinin incelenebilmesi için Alderson Rando Fantoma yerleştirilen silikon memelerin üzerinde sütyenli ve sütyensiz olarak çekilen BT görüntüleri ile RayStation VMAT tekniği ile sol meme ve periferik lenfatiklere 2 Gy fraksiyone dozdan toplam 50 Gy olacak şekilde planlama yapılmıştır. Sütyen ile yapılan planlamada karşı meme ortalama dozu sütyensiz planlamaya göre ortalama 20 cGy azalmıştır. Üretilen zırhların etkinliğini ölçmek için katı su fantomunun 0, 2, 5 cm derinliklerine (alanın üst kenarı, alanın ortası ve alanın alt kenarında olmak üzere) gafkromik filmler yerleştirilerek 6 MV, 15x15 cm2 foton demeti ile zırhsız, 5 mm'lik zırhlı ve 7 mm'lik zırhlı ölçümler yapılmıştır. Katı fantom ölçümlerinde 5 mm ve 7 mm'lik zırhlar, alan içi dozu sırasıyla 2 cm ve 5 cm derinlikte yaklaşık olarak 200-220 cGy, 200 cGy, alan dışı dozu hedef alandan uzaklaştıkça 50 cGy'den 10 cGy'e kadar azaltmaktadır. Alderson Rando fantomda sağ ve sol memenin mediali, meme uçları, lateral kısımlarına gafkromik filmler yerleştirilip sütyensiz-zırhsız, sadece sütyenli (zırhsız) ve sağ memeye sütyen ile 5 mm'lik zırh yerleştirilerek ölçümler yapılmıştır. Sadece sütyen kullanıldığında ve sütyen ile zırh beraber kullanıldığında sırasıyla medialdeki film dozları, sadece sütyen ile ortalama 30 cGy (maksimum 70 cGy), sütyen+zırh ile 95 cGy; meme ucu dozları sütyen ile 5 cGy (maksimum 10 cGy), sütyen+zırh ile 35 cGy (maksimum 55 cGy); lateral film dozları sütyen ile ortalama 18 cGy (maksimum 25 cGy) sütyen+zırh ile 25 cGy (maksimum 30 cGy) azalmıştır. Alderson Rando fantom ölçümlerine göre karşı memeye gelen alan dışı doz sadece sütyen ile maksimum 70 cGy, sütyen ile zırh beraber kullanıldığında ise maksimum 95 cGy kadar azalmaktadır.

Abstract:
In this study, a bra to remove the contralateral breast away from the target breast and different shield designs to reduce the contrlateral breast dose were produced. Simulations were made with MCNP6 for barium borate, sepiolite, borax, copper, cerrobend, lead and water which were positioned 10 cm away from the 2 MeV mono-directional (10 cm x 10 cm) photon source. Cerrobend was the best absorbent material, considering cost, accessibility, formability and melting temperature with HVL (2.74 cm) and TVL (7.34 cm) values.  Unshielded and 5 mm thick cerrobend shielded simulations were performed on the phantom surface with15 cm x 15 cm, 2 MeV photon beams directed to a 30 cm x 30 cm RW3 solid phantom,  and PDD and horizontal dose profiles were compared. In Monte Carlo (MC) simulations, it was found that the shield decreased the dose by 10-15% at 2 and 5 cm depths in the in-field area, while the dose increased by 15% due to the build-up effect on the surface. Secondly a bra and water drop shaped or square-shaped shields were produced. RayStation VMAT plans were made with CT images taken with and without bras on the silicone breasts placed on Alderson Rando Phantom and treatment plans were made delivering 50 Gy in 2 Gy fractions to the left breast and local lymphatics. The mean dose of the contralateral breast was reduced by approximately 20 cGy with the bra. Gafchromic films were placed in the 0, 2, 5 cm depths of the solid water phantom (upper edge of the field, in the the middle of the field and the lower edge of the field) and with 6 MV, 15x15 cm2 photon beams unshielded, 5 mm shielded and 7 mm shielded measurements were made. In solid phantom measurements, 5 mm and 7 mm shields reduced the in-field dose approximately 200-220 cGy, 200 cGy at 2 cm and 5 cm depth, respectively, and the out-of-field dose from 50 cGy to 10 cGy as it moves away from the target field. Then gafchromic films were placed on the medial, nipple, lateral parts of the right and left breasts on Alderson Rando phantom, and measurements were done without the bra and the shield, with only the bra (without shield) and with both bra and 5 mm shield on the right breast. When only bra was used or the bra+shield were used together, the film doses in the medial part of the contralateral breast decreased by on average of 30 cGy (maximum 70 cGy) with the bra and on average 95 cGy with bra+shield; nipple doses decreased by 5 cGy (maximum 10 cGy) with bra and 35 cGy (maximum 55 cGy) with bra+shield; lateral film doses decreased on average of 18 cGy (maximum 25 cGy) with bra and on average of 25 cGy (maximum 30 cGy) with bra+shield. According to Alderson Rando phantom measurements, the out-of-field dose to the contralateral breast decreased by a maximum of 70 cGy only with the bra, and a maximum of 95 cGy when the bra and shield were used together.