Akciğer stereotaktik body radyoterapi uygulamalarının fiziksel ve dozimetrik incelenmesi
Physical and dosimetric analysis of lung stereotactic body radiation therapy
Yazar: İSMAİL FARUK DURMUŞ
Danışman: DOÇ. DR. EMİNE DİLARA ATALAY
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Onkoloji = Oncology

Özet:
Çalışmamızda akciğer SBRT tedavileri için BreathHold-CT, Normal-CT ve 4D-CT tekniklerinin hedef volüm üzerine etkileri incelendi. Ayrıca hedef ve etrafındaki sağlıklı dokuların elektron yoğunluğu ve Hounsfield Unit değerlerinin nasıl etkilendiği araştırıldı. Solunum hareketinden kaynaklı distorsiyon ve artifaklar BreathHold-CT ile minimize edilmektedir. BreathHold-CT referans alındığında, Normal-CT'de hedef hacim %19.3, 4D-CT'de %31.3 daha büyük olarak hesaplandı.
Planlarda FFF enerjileri ile hazırlanan planlar dozimetrik olarak karşılaştırıldı. 16 Hastanın planları RTOG 0813/0915 raporlarına değerlendirildi. 6MV-FFF ile hedef dışında yüksek doz grandienti ve daha konformal planlar elde edildi. 10MV-FFF ile daha düşük MU değerleri bulundu. Planların verifikasyonu iki boyutta yapıldı ve 10MV-FFF enerjileri ile daha iyi sonuçlar elde edildi.
Akciğer SBRT'de bir boyutta doz verifikasyonu, EBT3 film, CC01Razor ve CC04 iyon odaları ile yapıldı. Üç sistem içinde ortalama %3'den küçük farklar bulundu. İki boyutta doz akı verifikasyonu, EBT3 film ve MatriXX dozimetre sistemleriyle yapıldı. Gama analizinde %3-3mm kriterine göre; EBT3 %95.14, MatriXX ile %88.95 bulundu. Üç boyutta plan verifikasyonu, Dolphin detektör ve Compass-DVH tabanlı programıyla yapıldı. Akciğer SBRT'de yüksek doz grandienti olduğu için uzaysal ayırma gücü yüksek ve küçük alan belirsizlikleri minimal olan dozimetre sistemleri kullanılmalıdır.
Homojen ve inhomojen fantomlarda küçük alan boyutlarında Monaco ve Compass sistemlerinde kullanılan algoritmaların verifikasyonu sağlandı. CC04 ve CC01Razor iyon odaları ile ölçümler alınarak karşılaştırıldı. Genel olarak algoritmalar (Pencil Beam hariç) ölçümlerle uyumludur. Sadece 1x1cm2'de biraz farklılıklar gözlendi.
Akciğer SBRT'de hareket yönetimi çok kritik öneme sahiptir. Tedaviler arası (inter-fraksiyon) 79 fraksiyonda 0.5cm üzerindeki sapma miktarı %39.5'lere kadar olabilmektedir. Mutlaka her tedavi öncesi portal görüntüleme yapılmalı ve hedef doğruluğundan emin olunmalıdır. İntra-fraksiyon CBCT'de 76 fraksiyon göz önüne alındığında her üç eksende ortalama sapma 0.15cm'yi geçmemektedir. Akciğer SBRT'de tedavi esnasında solunum kısıtlanmasına rağmen minimal hareket olabilmektedir. Tedavi esnasında 2mm'nin üzerindeki sapma miktarı 76 fraksiyonun %14.15'e kadar olabilmektedir. Hedef volüme emniyet marjı olarak 3-5mm verilmelidir.

Abstract:
The effect of BreathHold-CT, Normal-CT and 4D-CT techniques on target volume were investigated for lung SBRT treatment in our study. It also investigated how the target and surrounding healthy tissue affected the electron density and Hounsfield Unit values. Distortions and artifacts caused by respiratory movement are minimized by BreathHold-CT. With reference to BreathHold-CT, the target volume was calculated 19.3% larger in Normal-CT and 31.3% larger in 4D-CT.
In the plans, plans prepared with FFF energy were compared in a dosimetric manner. 16 The patient's plans were evaluated with RTOG 0813/0915 reports. With 6MV-FFF, high-dose grandient and more conformal plans were obtained outside the target. Lower MU values were obtained with 10MV-FFF. Verification of the plans were done in two dimensions and better results were obtained with 10 MV-FFF energies.
One-dimensional dose verification was made in lung SBRT with EBT3 film, CC01Razor and CC04 ion chambers. There were less than 3% an average differences in three systems. Dose flux verification in two dimensions were done with EBT3 film and MatriXX dosimeter systems. According to 3%-3mm criteria in gamma analysis; 95.14% and 88.95% were obtained with EBT3 and MatriXX. Plan verifications in three dimensions were performed with a Dolphin detector and a Compass-DVH-based program. High spatial resolution power and small area uncertainties should be used as a dosimetric systems because of high dose gradient in lung SBRT.
The verification of the algorithms used in Monaco and Compass systems were provided in small area sizes for homogenous and inhomogeneous phantoms. The measurements were compared with CC04 and CC01Razor ion chambers. In general, algorithms (except Pencil Beam) are compatible with measurements. Only slight differences were observed in 1x1cm2.
Motion management in lung SBRT is very critical. The inter-fraction deviation during 79 fractions can be up to 39.5% over 0.5 cm. It is absolutely necessary to perform portal imaging before each treatment and make sure that the target is correct. Considering 76 fractions in the intra-fraction CBCT, the average deviation of all three axes do not exceed 0.15 cm. In lung SBRT, there is minimal movement during treatment even though the respiratory is limited. The amount of deviation over 2mm during treatment can be up to 14.15% of 76 fractions. The safety margin should be 3-5 mm in target volume.