Dr.Nural ÖZTÜRK. TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

Transkript

1 DOZ DAĞILIMLARI VE ETKİLEYEN PARAMETRELER Dr.Nural ÖZTÜRK T.Rad.Fiz.Uz. TÜRK RADYASYON ONKOLOJİSİ DERNEĞİ Radyofizik Kursu Haziran 2010

2 **Belirlenen target volümde optimum dozu verirken, kiik kritik organ ve civardaki dkisağlıklı dokuları korumak radyoterapinin amacını oluşturmaktadır.

3 ** Tümör kontrolu, target volüme verilen doz ile yakın ilişkili olduğundan bu amaca ulaşmak için hastaya verilen dozun doğru bir şekilde bilinmesi gerekir.

4 ** Doz dağılım bilgileri, su gibi dokuya eşdeğer homojen fantomlardaki ölçümlerden çıkarılır. ** Ölçümlerde genellikle iyon odaları, yarı iletken diyotlar, Termolüminesans dozimetreler ve verifikasyon filmleri kullanılır.

5 Çoğu ğ kez ölçümler merkezi eksen boyunca derinlik değişiminden ğ ş yararlanılarak bulunur ve referans bölge radyasyon y ölçümlerinin fonksiyonu olarak ifade edilir

6 TANIMLAR

7 ** BUILD-UP DOZ * Maksimum doz noktasına build-up noktası denir *Maksimum doz noktası ile yüzey arasındaki bölgeye build-upup bölgesi denir.

8 ** Düşük enerjili X-ışınları ve ** Orta voltaj X-ışınlarında Primer radyasyonun girginlik kabiliyetinin olmaması veya az olması nedeniyle yüzeyin altında primer radyasyon azdır, sekonder elektronlar bütün yönlerde hareket ederler, fakat enerjileri hemen absorplanır. Bu nedenle yumuşak X-ışınları için maksimum doz hemen ciltte veya cilde çok yakın derinlikte oluşur.

9 * Yüksek enerjili huzmelerde sekonder elektronların erişme mesafeleri daha uzundur. Ayrıca primer huzme doğrultusunda biraz açılı olarak saçılırlar. *Bu saçılma enerjiye bağlı olarak Compton etkisine göre olur. *Bu nedenle yüksek enerjili fotonlar için dokuda maksimum doz daha derinlerde oluşur.

10 ** Yüksek enerjili huzmelerin build-up doz etkisi skin-sparing effect ( cildin korunma etkisi ) olarak bilinir. ** Co-60 ve daha yüksek enerjiler için yüzey dozu maksimum doz noktasındaki dozdan düşüktür. ş

11 Maksim mum dozu un yüzdes kv Co-60 işekil 4 MV 10 MV de, Farklı enerjilerdeki 80 ışınların build-up doz 60 karekteristikleri gösterilmiştir. Burada ele alınan enerjiler, kv luk X-ışınları, Co-60 ışınları, 4 MV linac ve 10 MV linac ın 20 X-ışınlarıdır Derinlik (mm)

12 TEDAVİ PARAMETRELERİ

13 ALAN BOYUTU Alan boyutu ikiye ayrılır ** Dozimetrik Alan veya Fiziksel Alan Boyutu : Kaynaktan belirlenen uzaklıkta, huzme eksenine dik düzlemde, belli bir izodoz eğrisinin ( genellikle %50 lik izodoz eğrisi ) geçtiği mesafe. ** Geometrik Alan Boyutu: Kaynak merkezinin ön yüzünden görülen, huzme eksenine dik olan düzlemde kolimatörün alt ucundaki iz düşümü olarak tanımlanır.

14 ** % DD (Percent-Depth-Dose : Derin Doz Yüzdesi) KAVRAMI KOLİMATÖR S SSD %DD, herhangi bir d derinliğindekiğ absorbe dozun, huzme merkezi MERKEZİ EKSEN Yüzey ekseni boyunca d o o do referans derinliğindeki absorbe doza oranıdır. d FANTOM o (Şekil 2). Şekil 2: %DD un şematik izahı

15 ** Orta voltaj ve düşük enerjili X-ışınları için referans derinliği genellikle d o = 0 yüzeydedir. **Daha yüksek enerjiler için referans derinlik, en yüksek absorbe doz (build-up) up) noktasında ( d o = dmax ) alınır.

16 **Merkezi derin doz dağılımlarını etkileyen parametreler - Huzme kalitesi veya enerji, - Derinlik, - Alan boyutu u ve şekli,, - SSD - Kaynak kolimasyonu dur.

17 ** Foton enerjileri aynı olan farklı tipteki Lineer Akseleratörlerin l % DD değerlerinin ğ ii birbirinden bibiid farklığının sebebi; - Elektron enerjileri, -Target, - Filtre - Kolimatör sisteminin i i yapıldığı ğ maddelerin farklılığı dır.

18 **%DD un huzme kalitesi ve derinliğe bağımlılığı Yüz zde derin doz (%DD D) Y ü 100 z d 80 e D e r i n D o z ,0 mm Cu HVL 10 MV 25 MV 1 MV Co Su derinliği (cm) ŞEKİL 3:Çeşitli kalitede foton huzmeleri için merkezi eksen derin doz dağılımları. Alan büyüklüğü 10x10 cm, SSD=100cm, 3.0 mm Cu HVL için SSD=50 cm %DD değerleri huzme enerjisi ile artar. Bu artış verilen bir derinlik için, %DD eğrilerinin eğiminin azalması ve huzme penatrasyonunun artması demektir. Yani yüksek enerjili ışınlarl dh daha penetrandır ve yüksek k %DD asahiptir. (Şekil 3)

19 Tablo 1: Derine yerleşmiş bir tümör için ( 10 cm referans derinlikte) farklı huzme kli kalitelerindel id elde edilen %DD un mukayesesi Derinlik Enerji SSD Alan %DD ( cm ) ( cm ) ( cmxcm ) 10 Co x10 56, MV x x10 62, MV x x10 67, MV x x10 81,0

20 **%DD un alan boyutu ve şekil bağımlılığı - Alan bağımlılığı saçılan elektron ve fotonlardan dolayı ortaya çıkar - Alan boyutuna bağımlı %DD daki artış enerjiden bağımsızdır. - %DD ların alan bağımlılığı, ğ l ğ yüksek k enerjilerde, düşük enerjilere oranla daha azdır

21 **Foton enerjisi i aynı kl kalmakkoşulu ile maksimum doz derinliği alan büyüklüğüne bağlı olarak değişir. ** 25 MV(X) ışını için 4x4 cm alanda dmax 4 cm iken, 35x35 cm lik alanda bu değerğ 2,5 cm dir. **Build-up noktasının yüzeye yaklaşması kolimatör sistemindeki elektron saçılması ile ilgilidir. ilidi Alan büyüklüğününüklüğüü artması kolimatör açıklığının artmasını gerektirir. Kolimatör açıklığının ğ artması da elektron saçılmasının artmasına yol açar.

22 %DD verileri, genellikle kare alanlar içindir. Klinik pratikte, ele alınan tedavilerin çoğunluğu dikdörtgen, bloklu ve şekilli alanlar olduğundan bu alanların karealanlaraeşdeğer olmaları istenir. 2 ( axb ) Kare eşdeğeri = ( a + b ) formülü eşdeğer alan boyutlarını çabuk olarak hesaplamak için faydalıdır. ** a=alan genişliği (cm) ** b=alan uzunluğu (cm)

23 **Klinik radyoterapide SSD çok önemli bir parametredir. %DD derindeki doza göre yüzey dozunu belirlediğinden (dmax ) SSD mümkün olduğu kadar büyük olmalıdır. **Çünkü küçük SSD lerde %DD lar küçük olacağından belirli bir tümör dozu için cild dozları çok yüksek olacaktır. **Ancak mesafenin artışı ile doz şiddeti düşeceğinden SSD pratikteki doz şiddeti ve %DD arasında bir uyum sağlayacak mesafede olmalıdır.

24 **Klinikte her hangi bir uygulamada kullanılan SSD, standart SSD den farklı olabilir. **Yani çok büyük tedavi alanları için büyük SSD ler gerekebilir. **Böylece standart SSD için olan %DD, gerçek tedavide kullanılan SSD için olan %DD a çevrilmelidir.bu çevirme işleminde Mayneord ( F ) faktörü kullanılır.

25 ** %DD un SSD bağımlılığı yüzey y d r dm f1 d dm f2 fantom a) b) Şekil 4 : SSD ile %DD un değişimi Mayneord ( F ) P( (d, r, f 2 ) f2 + d m f1 + d = ( ) 2 * ( ) 2 P ( d, r, f 1 ) f1 + d m f2 + d { } F

26 ** TAR ın tanımı S TAR ( d, r o ) = D d / D fs S d rd rd D d D f,s ŞEKİL 6: Tissue-air-ratio (TAR) ın şematik tanımı Doku içinde bir d derinliğindeğ absorbe edilen dozun ( Dd ), aynı koşullarda havada absorbe edilen doza (Dfs )oranı TAR( Tissue-Air-Ratio) olarak tanımlanır.

27 **TAR lar - Foton enerjisine(e), - Derinliğe(d) - Alan genişliğine ( r d ) bağlı olarak değişir. i

28 ** BSF (Back Scatter - Factor)ve PSF (Peak Scatter-Factor ) KAVRAMLARI BSF ve PSF yi kısaca; Maksi. fantomda d max daki doz BSF = Kepsiz havadaki doz PSF = Maksi. fantomda d max daki doz Mini fantomdaki doz (kep dahil iken) şeklinde formüle edebiliriz. Aynı boyutta,aynı SSD ve aynı dozda yapılır.

29 **PSF ve BSF faktörleri -Radyasyonun y kalitesine - Alan boyutlarına - Absorbenin yapısına( doku gibi) - Absorbenin kalınlığına bağımlı - SSD ye bağımlı değildir.

30 Şekil de çeşitli enerjilerde ki BSF faktörleri görülmektedir. 1,5 20x20 cm alan 1,4 1,3 12 1,2 4x4 alan Co-60 1,1 10 1,0 0,1 0,2 0,4 0,6 1, HVL(mm Cu ) Genellikle alan büyüdükçe büyük eşdeğer kare alanları, daha büyük BSF veya PSF faktörleri elde edilir.

31 ** SAR ( Scatter-Air-Ratio) SAR, fantomda verilen bir d derinliğindeki saçılan dozun, aynı noktada serbest havadaki doza oranıdır - SAR; İrregüler alanların dozimetresinde SAR; İrregüler alanların dozimetresinde kullanılır.

32 **SAR lar -Enerjiye jy - Derinliğe - Alan büyüklüğüne ğ bağlı. - SSD den bağımsız dır.

33 ** TPR (Tissue phantom ratio) ve TMR (Tissue maximum ratio) S S d rd Dd rd Dto to TPR ; fantomda; verilen noktadaki dozun, referans derinlikte (genellikle 5-10 cm) aynı noktadaki ki doza oranı olarak tanımlanabilir Huzme enerjisi için kullanılacak referans derinlik dmax gibi sabit bir nokta alınırsa TPR den TMR kavramı ortaya çıkar

34 ** TPR herhangih bir referans derinliğe normalize edilebilen genel bir fonksiyondur. ** Eğer referans derinlik dmax gibi sabit bir nokta alınırsa TPR den TMR kavramı ortaya çıkar.

35 -Hesaplanabilir fonksiyonların makine parametrelerinden bağımsız olması için ölçümlerin build-up bölgesini kapsamaması gerekir. -Bu nedenle referans derinlik en geniş dmax dan daha büyük veya dmax a eşit olmak zorundadır. - d max alan boyutu ile azalma ve SSD ile artma eğiliminde olduğundan dmax en küçük alan ve en büyük SSD için seçilmelidir. -Pratikte d max ı bulmak için [ ( %DD ) x ( SSD + d ) 2 ] kullanılabilir.

36 ** KOLİMATÖR SAÇILMASI DÜZELTME FAKTÖRÜ (Sc ): A S A D 10 Sc hava Alan boyutu Referans alan Referans alan Build-up cap Verilen alan Scd B Sc, out-put faktörü S A olarak isimlendirilir. D Bu faktör, verilen bir Referans alan için havadaki derinlik fantom out-put un t referans alanının (10x10cm) 10 out-put una una oranı Referans alan olarak tanımlanabilir. Alan boyutu Sc, verilen bir enerji için max. dozu elde etmek için yeterli büyüklükteki buil-up cap li iyon odaları ile ölçülür.

37 ** FANTOM SAÇILMA DÜZELTME FAKTÖRÜ (Sp) : Sp, alan büyüklüğü değişirken, fantomda bir referans derinliğinde d ortaya çıkan saçılan radyasyondaki d değişimi i i göz önüne alır. Sp verilen bir alan için referans derinlikteki (Örn:dmax) doz şiddetinin,aynı kolimatör açıklığıyla, referans alan büyüklüğü için, aynı derinlikteki doz şiddetine oranıdır. S c,p (R )=Sp(r)xSc( r) Böylece hem kolimatör hem de fantom saçılmasını verir.

38 ** SCATTER MAXSİMUM - RATİO ( SMR) - Fantomda verilen bir noktadaki saçılma dozunun, dmax da aynı noktadaki effektif primer doza oranıdır. - Ortamdaki saçılan dozun hesaplanması için ortaya konmuş bir büyüklüktür. - Effektif primer doz, kolimatör açıklığı sabit tutulurken saçıcı volüm sıfıra azaltıldığında alanda beklenen derin doz olarak tanımlanabilir. Yani bir derinlikteki doz fantom saçılması = Effektif primer doz gibi düşünülebilir.

39 ** RdF veya OF( relatif doz faktörü veya out-put faktörü) - Relatif doz veya out-put bir aygıtın verimini yani doz hızını gösterir ve alan büyüklüklerinin fonksiyonudur. -Out-put faktörü ise belirli büyüklükteki bir alanın d max taki dozunun, bir referans alanın (10x10cm) d max taki dozuna oranıdır. - 10x10 cm alan için RdF=1 dir.

40 ** İSODOZ EĞRİLERİĞ İ İ -İzodoz eğrileri, ortam içersinde birbirine eşit dozların absorbe be edildiği d ğ noktaların birleşmesinden es meydana gelen eğrilerdir. -İzodozİ kartları ise, tek bir düzlemdeki doz dağılımını %10 luk artmalarla yansıtırlar. -İzodoz eğrilerinin biçimlenmesi, kaynak büyüklüğü, filtre, alan büyüklüğü ğ vessdgibi ışınş parametrelerine bağlılık gösterir.

41 İSODOZ EĞRİLERİ ; Radyoterapide önemli bir kavram ; çünkü tümöre verilmek istenen doz PTV yi saran izodoz eğrisine göre tanımlanır.

42 İZODOZ EĞRİLERİĞ İ İ

43

44

45

46

47 ** DOZ PROFİLLERİİ İ -Her hangi bir doz profili, po ışınlananş doku volümü ü içindeki dozun, bir çizgi boyunca uzaysal durumunu ya da konumunu yansıtır. - Doz profilleri, özellikle alan topografisi ve penumbranın tanımlanmasına çok uygundur. - Doz profillerinde, dozlar, merkez ışın ekseni üzerinde normalize edilerek gösterilirler.

48

49 - Profiller off-axis-factors ( OAFs ) veyaoff- center-factors ( OCRs ) diyeadlandırılır. -Hava ya da fantomda belirli derinliklerde y ölçülebilirler.

50 ** WEDGE FİLTRELERİ -Wedge filtreler, gelen ışın ileışınlanacak volüm arasına yerleştirildiğinde, ş ğ wedge açısına bağlığ olarak doz dağılımında asimetriye yol açan düzeneklere denir. -Wedge açısı, alan büyüklüğü ve derinliğe bağlı olarak değişir. -Wedge faktörü; bir fantomda wedge varlığında maksimum doz derinliğinde ğ ( build-up bölgesi ) ölçülen dozun, wedge kaldırıldığında aynı derinlikte ( ref derinlik ) ölçülen doza oranı olarak tanımlanabilir.

51

52 İZODOZ EĞRİLERİNİN TEDAVİDE KULLANIMI

53 EKSTERNAL TEDAVİ SABİT SSD TEDAVİ İZOSANTRİK TEDAVİ Tek foton huzmesiyle Paralel lkarşılıklı kl alan Sabit izosantrik tedavi Rotasyon tedavi

54 SABİT SSD TEKNİĞİ * SSD sabittir. * Hastanın ışınlanacak tüm alanları cilt üzerine işaretlenir. * Alan boyutları hastanın cildi üzerinde tanımlanır. * DD (derin doz) değerleri ve dmax a normalize edilmiş izodoz eğrileri kullanılır. * Hastanın ışınlanacak her alanı için yeniden Hastanın ışınlanacak her alanı için yeniden konumlandırılması dezavantajıdır.

55 * TEK FOTON HUZMESİ İLE Tek foton huzmesi ile sabit SSD de tedavi yüzeysel tümörler dışındakiı olgularda seyrek olarak kkullanılır l

56 Tek alan sabit SSD tedavi için kabul edilebilme kriterleri ; * Tümör volümü içinde doz dağılımı uniform ( ± % 5 içinde ) olmalı * Huzme içindeki dokularda maksimum doz aşırı ölçülerde ( tarif edilen dozun %110 undan çok değil ) * Huzme içindeki normal kritik yapılarda tolerans dozdan büyük veya yakın dozlar olmamalıdır.

57 Örnek ; * Supraklaviküler bölge, * Mamaria-interna nodları ( ön alan ), * Spinal kort ( arka alan ), Her ne kadar doz dağılımı ideal değilse de; bu olgularda, tek alan tekniği kabul edilebilirlik kriterlerini bozmaksızın set-up kolaylığı nedeni ile kullanılır.

58 * KARŞILIKLI PARALEL ALANLAR İki alanın en basit kombinasyonudur. Tedavi volümünün karşılıklı kenarlarından aynı eksen boyunca yönlendirilmiş alanlardır.

59 Karşılıklı paralel alanların avantajı ; * Tümöre homojen doz set-up ının tekrarlanabilirliği, * Set-up kolaylığı, * Açılı huzme ile karşılaştırıldığında; alan boyutu tümör volümünü yanlardan saracak kadar büyük olduğundan geometrik tikçakışmama olasılığının l ğ dh daha düşükük olmasıdır Dezavantajı ; Tümör altındaki ve üstündeki kritik organlara ve normal dokulara aşırı doz verilmesidir.

60 Paralel karşılıklı alan, alan boyutu 10x10 cm, enerji : 6MV(x),sabit SSD tekniği

61 Orta nokta değerine normalize edilmiş parşılıklı paralel alanlar için farklı enerjilerde derin doz eğrisi. Hasta kalınlığı 25cm. Alan boyutu 10x10 cm ve SSD=100cm Co-60 4 MV 10 MV Orta hat % DER RİN DOZ 25 MV DERİNLİK ( cm) 50 40

62 SSD tekniğinde ğ Huzmeler genellikle dmax derinliğindeki %100 doz birimi ağırlığındadır. ğ ğ

63 İZOSANTRİK TEDAVİ TEKNİĞİ Tedavi makinesinin gantry si dikey düzlemde hareket eden kolimatör ekseni ile 360 lik tam dönüş ş yapabilir. yp İzosantr ; kolimatör ekseni ile gantry ekseninin kesişme noktası olarak tanımlanır. Huzmeler izosantr tekniğinde izosantr daki %100 doz birimi ağırlığındadır ğ ğ

64 * SABİT HUZME İZOSANTRİK TEDAVİ * Farklı yönlerden yönlendirilmiş huzmelerin ve makinanın izosantr ının hasta içinde belirli bir derinliğeyerleştirilmesine bağlıdır. * SAD ( source axis distance) kaynak eksen mesafesi huzme yönüne bakmaksızın sabittir. * SSD huzme yönüne ve hasta konturunun şekline bağlı değişebilir. SSD = SAD d ( d= izosantr derinliği )

65 d S S D SSD = SAD - d Tanımlanan alan boyutu d S A D Standart t SSD İzosantr lokalizas yonu

66 Çoklu alan tekniklerine örnek İzosantrik paralel karşılıklı alan tekniği, alan boyutu 10x10 cm,enerji : 6MV(x)

67 15 MV için 3 alan izosantrik tekniği. İzosantrdaki alan boyutu 9x9 cm, SAD=100 cm

68 15 MV(x) için 4 alan Sabit SSD tekniği. Yüzeydeki alan boyutu 9x9 cm, SSD=100 cm 15 MV(x) için 4 alan izosantrik tekniği. İzosantrdaki alan boyutu 9x9cm, SAD=100 cm

69 İzosantrik Tedavide * Hasta hareket etmez, yanlız gantry hareket eder. * Alan boyutu izosantr da tanımlanır. * Hesaplamalarda TAR,TMR,TPR, kullanılır. * Izosantr noktasına normalize edilmiş izodoz ş eğrileri kullanılır.

70 * ROTASYON TEDAVİ Hasta sabit bitkalırken k huzmenin hasta etrafında sürekli hareket etmesi veya huzme sabit kalırken hastanın döndürülmesi izosantrik tedavinin özel bir hali olan Rotasyon tedavisidir.

71 Rotasyon tedavisi az derine yerleşmiş tümörler için uygundur. Tümör kontur kesitinin ortasına yakın olan yerin yarısındaki bölgede ise rotasyon tedavisi uygun seçim olabilir.

72 *Eğer ışınlanacak volüm çok büyük ise, * Dış yüzey silindirden çok farklı ise, ve * Tümör merkezden çok uzakta ise rotasyon tedavisi endikasyonu yoktur.

73 Rotasyon tedavisinin hesabı, hasta konturu üzerinde değişik sabit açılarda çok sayıda ışın ş kullanılarak yapılır. İzodoz dağılımlarında izosantrik izodoz eğrileri kullanılır

74 Rotasyon Tedavisi izodoz dağılımına örnekler; Enerji 15 MV, İzosantrda alan boyutu 7x12 cm SAD=100 cm Ark açısı =100 rotasyon

75 Ark açısı =180 rotasyon

76 Ark açısı =360 rotasyon

77 mammm hamm hamm YEMEK ARASIIII