BİLGİSAYARLI TOMOGRAFİ İLE ALINAN ÇEŞİTLİ KESİT KALINLIKLARININ RADYOTERAPİ PLANLAMASI İLE KRİTİK ORGAN VE HEDEF HACİM ÜZERİNE ETKİSİ Dilşat SUBAYRAK YÜKSEK LİSANS TEZİ FİZİK ANABİLİM DALI GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ HAZİRAN 211 ANKARA
Dilşat SUBAYRAK tarafından hazırlanan BİLGİSAYARLI TOMOGRAFİ İLE ALINAN ÇEŞİTLİ KESİT KALINLIKLARININ RADYOTERAPİ PLANLAMASI İLE KRİTİK ORGAN VE HEDEF HACİM ÜSTÜNE ETKİSİ adlı bu tezin Yüksek Lisans tezi olarak uygun olduğunu onaylarım. Doç. Dr. Eyyüp TEL Tez Danışmanı, Fizik Anabilim Dalı. Bu çalışma, jürimiz tarafından oy birliği ile Fizik Anabilim Dalı nda Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir. Prof. Dr. Güneş TANIR Fizik Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi. Doç. Dr. Eyyüp TEL Fizik Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi. Doç. Dr. Adem Acır Fizik Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi.. 8 /6 / 211 Bu tez ile G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu Yüksek Lisans derecesini onamıştır. Prof. Dr. Bilal TOKLU Enstitü Müdürü
TEZ BİLDİRİMİ Tez içindeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edilerek sunulduğunu, ayrıca tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada bana ait olmayan her türlü ifade ve bilginin kaynağına eksiksiz atıf yapıldığını bildiririm. Dilşat SUBAYRAK
iv BİLGİSAYARLI TOMOGRAFİ İLE ALINAN ÇEŞİTLİ KESİT KALINLIKLARININ RADYOTERAPİ PLANLAMASI İLE KRİTİK ORGAN VE HEDEF HACİM ÜSTÜNE ETKİSİ (Yüksek Lisans Tezi ) Dilşat SUBAYRAK GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Haziran 211 ÖZET Bu çalışmada tomografi görüntüleri alınan hastaların, bu görüntüleri kesitleme işlemi yapılarak, radyoterapi planları karşılaştırılmıştır. Kanser hastalarının tedavisinin ilk aşaması olan simülasyon cihazlarının radyoterapide önemli bir yeri vardır. Üç boyutlu konformal radyoterapi tekniğinde kullanılan bilgisayarlı tomografi ile hastanın planlanacak bölgesinin görüntüleri alınmakta ve bu görüntüler aracılığı ile girilen hacimler ile hastanın tedavisi sağlanmaktadır. Bu tedavi ile elde edilen doz dağılımları, planlanan hedef hacme en uygun izodoz yüzeylerini oluşturur. Bu izodozlar hedef üç boyutlu konformal radyoterapi tekniği kullanılarak hastanın hastalık evresine bağlı olarak planlanan hedef hacim (PTV), belirlenerek ve organların iç hareketleri göz önüne alınarak verilen emniyet payı ile sağlam dokulardaki ışınlamalar en aza indirgenerek hastanın yaşam kalitesini etkileyen sonuçlar elde edilebilmektedir. Bu çalışmada Samsun Eğitim ve Araştırma Hastanesinde 9 mesane kanserinin bilgisayarlı görüntüleri, 8 tane mide kanseri bilgisayarlı görüntüleri, 1 tane akciğer kanseri bilgisayarlı görüntüleri yeniden kesitleme işlemi yapılarak, 2 mm, 5 mm, 6 mm, 8 mm ve 1 mm lik kesitleri elde edildi. Bu kesitlerin her
v birine ayrı ve aynı şekilde hacimler girilerek, hedef hacim ve kritik organların aldıkları dozlar karşılaştırılmıştır. Tedavi planlama sisteminde her hastanın alınan tüm kesitleri ile aynı alanlar kullanılarak doz hacim histogramları çizdirilmiş ve buradan elde edilen sonuçlar incelenmiştir. En iyi saracak izodoz eğrisi seçilerek planlama oluşturulmuştur. Bilgisayarlı tomografi ile alınan görüntülerin kesit kalınlığı değiştirilerek belirlenen hacimlerin ne kadar değiştiği ve bu hacimlerin ne kadar doz aldığı tespit edilmiştir. Bilim Kodu : 912.8.1 Anahtar Kelimeler : Bilgisayarlı Tomografi, Radyoterapi, Mesane Kanseri, Akciğer Kanseri, Mide Kanseri Sayfa Adedi : 86 Tez Yöneticisi : Doç.Dr. Eyyüp TEL
vi WITH A VARIETY OF CROSS SECTION OF THE THICKNESS OF THE COMPUTERIZED TOMOGRAPHY RECEIVED WITH CRITICAL ORGAN AND THE TARGET VOLUME EFFECT OF RADIOTHERAPY PLANS (M.Sc. Thesis ) Dilşat SUBAYRAK GAZI UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY June 211 ABSTRACT Three-dimensional conformal radiotherapy technique, depending on the patient's disease stage of the planned target volume (PTV) and organs are determined by taking into consideration the internal movements of the intact tissue irradiation with margin of safety to minimize the patient's quality of life affecting the results can be obtained. The first phase of the treatment of cancer patients has an important place in the simulation of radiotherapy equipment. Three-dimensional conformal radiation therapy technique used in computed tomography images taken with the patient's planned area and entered through the volumes of these images is provided with the patient's treatment. Dose distributions obtained with this treatment, the planned target volume isodose surfaces creates the best. This three-dimensional conformal radiotherapy technique izodozlar target, depending on the patient's disease stage of the planned target volume (PTV) and organs are determined by taking into consideration the internal movements of the intact tissue irradiation with margin of safety to minimize the patient's quality of life affecting the results can be achieved. The images were obtained for the various thicknesses.
vii This study Education and Research Hospital, Samsun, computerized images of 9 bladder cancer, gastric cancer, 8 of computerized images, 1 of lung cancer re-kesitlenerek computerized images of the patient 2 mm, 5 mm, 6 mm, 8 mm and 1 mm sections were obtained. Each of these sections, as well as separate volumes by entering the target volume and critical organs received doses compared. Isodose curve was created by choosing to hold the best planning. Computed tomography images obtained with slice thickness varied by changing the volumes and volumes to how much how much dose was taken. Science Code : 912.1.8 Key Words : Computed Tomography, Radiotherapy, Bladder Cancer, Lung cancer, Stomach Cancer Page Number : 86 Adviser : Doç.Dr. Eyyüp TEL
viii TEŞEKKÜR Çalışmalarım boyunca değerli yardım ve katkılarıyla beni yönlendiren tezim ve öğrenciliğim sırasında her zaman yardımcı olan danışman Hocam Doç. Eyyüp TEL e, Değerli Hocam Prof. Dr. Güneş TANIR a, beni her zaman destekleyen ve yardımlarını hiçbir zaman eksik etmeyen meslektaşım Adil ALTUNAY a Teşekkür ederim
ix İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET...... iv ABSTRACT... vi TEŞEKKÜR...viii İÇİNDEKİLER...viii ŞEKİLLERİN LİSTESİ... x ÇİZELGELERİN LİSTESİ... xi SİMGELER VE KISALTMALAR... xiv 1. GİRİŞ... 1 2. TEMEL BİLGİLER... 2 2.1. Radyoterapi Teknikleri... 2 2.3. Radyoterapide Tanımlanan Hedefler... 7 2.4. Tedavi Uygulamaları... 9 2.5. Üç Boyutlu Konformal Radyoterapi... 1 2.6. Radyasyonun Etkileri... 11 2.6.1. İyonlaştırıcı radyasyonun etki mekanizmaları... 11 2.6.2. Radyasyonun hücreye etkisi... 13 2.7. Doz Hacim Histogramları... 13 2.7.1. Diferansiyel doz hacim histogramı... 14 2.7.2. Kümülatif doz hacim histogramları... 14 3. RADYOTERAPİ CİHAZLARI... 15 3.1. Lineer Hızlandırıcı... 15
x Sayfa 3.2. Bilgisayarlı Tomografi... 17 3.2.1. X ışını kaynağı... 19 3.2.2. Tarayıcı kısım... 19 3.2.3. Görüntülemenin elde edilmesi... 19 3.2.4. Bilgisayar ve görüntüleme sistemi... 2 3.3. Planlama Sistemi (XiO CMS)... 23 4. MATERYAL VE METOD... 24 4.1. Sonuçlar... 24 4.2. Tartışma... 83 KAYNAKLAR... 85 ÖZGEÇMİŞ... 86
xi ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 2.1. Mide kanseri radyoterapi planlaması (perez)... 2 Şekil 2.2. Mesane kanseri tedavisinde radyotearpinin A/P ve yan portalleri (perez).. 3 Şekil 2.3. box tekniği (perez)... 4 Şekil 2.4. Hedef hacim tanımlaması (perez)... 8 Şekil 2.5. Doz hacim histogramı... 14 Şekil 3.1. Lineer hızlandırıcı... 15 Şekil 3.2. Bilgisayarlı tomografi... 18 Şekil 3.3. Görüntüleme prensibi... 2 Şekil 3.4. Gri skala gösterimi... 21 Şekil 3.5. Dokuların HU karşılığı... 22
xii ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge 4.1. Akciğer 1 hastası için doz değerleri... 27 Çizelge 4.2. Akciğer 1 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 28 Çizelge 4.3. Akciğer 2 hastası için doz değerleri... 29 Çizelge 4.4. Akciğer 2 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 3 Çizelge 4.5. Akciğer 3 hastası için doz değerleri... 31 Çizelge 4.6. Akciğer 3 hastası kesit kalınlığı hacimdeğerleri... 32 Çizelge 4.7. Akciğer 4 hastası için doz değerleri... 33 Çizelge 4.8. Akciğer 4 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 34 Çizelge 4.9. Akciğer 5 hastası için doz değerleri... 35 Çizelge 4.1. Akciğer 5 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 36 Çizelge 4.11. Akciğer 6 hastası için doz değerleri... 37 Çizelge 4.12. Akciğer 6 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 38 Çizelge 4.13. Akciğer 7 hastası için doz değerleri... 39 Çizelge 4.14. Akciğer 7 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 4 Çizelge 4.15. Akciğer 8 hastası için doz değerleri... 41 Çizelge 4.16. Akciğer 8 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 42 Çizelge 4.17. Akciğer 9 hastası için doz değerleri... 43 Çizelge 4.18. Akciğer 9 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 44 Çizelge 4.19. Akciğer 1 hastası için doz değerleri... 45 Çizelge 4.2. Akciğer 1 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 46 Çizelge 4.21. Mesane 1 hastası için doz değerleri... 47 Çizelge 4.22. Mesane 1 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 48 Çizelge 4.23. Mesane 2 hastası için doz değerleri... 49 Çizelge 4.24. Mesane 2 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 5 Çizelge 4.25. Mesane 3 hastası için doz değerleri... 51 Çizelge 4.26. Mesane 3 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 52 Çizelge 4.27. Mesane 4 hastası için doz değerleri... 53 Çizelge 4.28. Mesane 4 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 54 Çizelge 4.29. Mesane 5 hastası için doz değerleri... 55
xiii Çizelge Sayfa Çizelge 4.3. Mesane 5 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 56 Çizelge 4.31. Mesane 6 hastası için doz değerleri... 57 Çizelge 4.32. Mesane 6 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 58 Çizelge 4.33. Mesane 7 hastası için doz değerleri... 59 Çizelge 4.34. Mesane 7 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 6 Çizelge 4.35. Mesane 8 hastası için doz değerleri... 61 Çizelge 4.36. Mesane 8 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 62 Çizelge 4.37. Mesane 9 hastası için doz değerleri... 63 Çizelge 4.38. Mesane 9 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 64 Çizelge 4.39. Mesane 1 hastası için doz değerleri... 65 Çizelge 4.4. Mesane 1 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 66 Çizelge 4.41. Mide1 hastası için doz değerleri... 67 Çizelge 4.42. Mide 1 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 68 Çizelge 4.43. Mide 2 hastası için doz değerleri... 7 Çizelge 4.44. Mide 2 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 7 Çizelge 4.45. Mide 3 hastası için doz değerleri... 71 Çizelge 4.46. Mide 3 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 72 Çizelge 4.47. Mide 4 hastası için doz değerleri... 73 Çizelge 4.48. Mide 4 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 74 Çizelge 4.49. Mide 5 hastası için doz değerleri... 75 Çizelge 4.5. Mide 5 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 76 Çizelge 4.51. Mide 6 hastası için doz değerleri... 77 Çizelge 4.52. Mide 6 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 78 Çizelge 4.53. Mide 7 hastası için doz değerleri... 8 Çizelge 4.54. Mide 7 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 8 Çizelge 4.55. Mide 8 hastası için doz değerleri... 82 Çizelge 4.56. Mide 8 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri... 82
xiv SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış bazı simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda verilmiştir. A/P DRR DVH Gy Gy/fr GTV CTV ml MU MLC MR MV LET RT PET PTV YART Anterior/Posterior Dijital Recontstructed Radiograps Doz Hacim Histogramı Gray (Soğurulan Doz Birimi) Gray/Fraksiyon Tümör Hacim Klinik Tümör Hacim Mililitre Monitor Unit Multilif Kolimatör Magnetik Rezonans Mega (Milyon) Volt Doğrusal Enerji Transferi Radyoterapi Pozitron Emisyon Tomografi Planlanan Tümör Hacim Yoğunluk Ayarlı Radyoterapi
1 1. GİRİŞ Bu çalışmanın amacı, hedef organa en yüksek dozu verirken kritik organların dozunu en düşük düzeyde tutabilmek için kesitleme işleminin etkisini belirleyebilmektir. Tomografide görüntüleri alınan hastaların görüntüleri işlenerek 2 mm, 5 mm, 6 mm, 8 mm ve 1 mm kesitler haline getirildi. Her hasta için 5 er görüntü elde edilmiş oldu. Elde edilen bu görüntüler konturlama işleminin yapıldığı dozimetris bilgisayarına aktarıldı. Dozimetris hasta görüntülerinin organların tanımlandığı ve hedef hacimlerin belirlenip çizildiği bilgisayardır. Dozimetris cihazında her bir kesit için ayrı ayrı hacim tanımları yapıldı. Hedeflerin ve ilgili anatomik yapıların çizilmesindeki bu işlem kesitleme olarak adlandırılmaktadır. Tedavi planlama sisteminde her hastanın alınan tüm kesitleri ile aynı alanlar kullanılarak doz hacim histogramları çizdirilmiş ve buradan elde edilen sonuçlar incelendi. Hedef hacim ve kritik organların aldıkları dozlar karşılaştırılmıştır. En iyi saracak izodoz eğrisi seçilerek planlama oluşturuldu. Bilgisayarlı tomografi ile alınan görüntülerin kesit kalınlığı değiştirilerek belirlenen hacimlerin ne kadar değiştiği ve bu hacimlerin ne kadar doz aldığı tespit edildi.
2 2. TEMEL BİLGİLER 2.1. Radyoterapi Teknikleri Bütün vücut dokularında hücreler kendilerini belirli bir kontrol mekanizması içerisinde yenilerler. Kontrol dışı çoğalan hücreler tümör adı verilen hücre topluluklarını oluştururlar. Bazı tümörler büyümelerine karşılık köken aldıkları dokuda sınırlı kalırlar ve komşu organlara ilerlemezler. Buna selim (iyi huylu) tümör denir. Bazı tümörler ise kan ve lenf dolaşımı ile köken aldıkları yerlerden uzaktaki organlara sıçrayabilirler. Bu tür tümörlere malign (kötü huylu) tümörler denir [11]. Şekil 2.3. Mide kanseri radyoterapi planlaması (perez) Mide kanserinde önerilen alanlar; üst sınır Torakal Vertebra 1 dan geçer, diafragmanın sol tarafını içine alır. (kardia veya mide üst 1/3 tümörlerinde sınır daha yukarıda). Alt sınır : Genellikle Lomber vertebra 4 ün ortasından geçer. Sol lateral sınır : Tüm perigastrik lenf nodlarını içine almalıdır. Sağ lateral sınır : Sağ böbrek hilusunu alana dahil etmek için genişletilir. Rena pelvis veya böbrek hilusu ilesınırlıdır [9].
3 Simülasyon sırtüstü ve lateral işaretleyiciler için eller baş üstünde yapılır. Doz önerileri 45 Gy, 1.8 Gy/fr olarak belirlenmiştir [2]. Mesane kanseri radyoterapisinde ön/arka sahaların genişliği, pelvik girişi 2 cm sınırla kapsamalıdır. Üst sınır, genellikle sakral promontoryum seviyesinin 1.5 cm yukarısındadır. Arka rezeksiyonlu hastalarda, alt sınır genellikle obturatör foramenin altıdır. APR uygulanan hastalarda, alt sınır, anal kanal girişi alana dahil edilecek şekilde uzatılır. İliac kanada ve femur başlarına koruma uygulanır. Yan sahaların arka sınırı önemlidir çünkü, rektum ve perirektal dokular, sakrum ve koksiksin hemen önündedirler. Arka alan sınırı, ön sakral kemik sınırın, en az 1.5-2 cm arkasında olacak şekilde ayarlanmalıdır. Ön sınır, simfisis pubisin tam ortasından geçer. Prostat, mesane, vajen veya uterusa invaze tümörlerde ön sınır, eksternal iliak lenf nodlarını içermek için simfisis pubisin önünde olacak şekilde modifiye edilir [3]. Şekil 4.2. Mesane kanseri tedavisinde radyotearpinin A/P ve yan portalleri (perez) Diğer bir planlama tekniği de dörtlü alan kullanımıdır, dörtlü alan ile iki çeşit alan düzenlemesi yapılabilir. Arka-ön ve sağ-sol şeklinde alanlar tarif edilerek düzenleme yapılırsa ortaya çıkan homojen doz bölgesi dikdörtgen veya kare şeklindedir. Bu planlama tekniği, box olarak adlandırılır [3].
4 Şekil 2.3. box tekniği (perez) Günlük fraksiyonlar (1.8-2 Gy) normal dokularda morbiditeyi artırmadan tümöre daha fazla radyoterapi dozları vermek için (45 Gy) önerilmektedir [3]. Akciğer kanserinde tedavi edilecek hacim ve radyoterapi sahalarının düzenlenmesi, primer tümörün yerleşimine, büyüklüğüne, lenfatik drenaj alanlarına, histolojik tipine ve mevcut cihazın ışın enerjilerine göre ayarlanır. (perez). Tedavi alanları herhangi bir tümör etrafında 2 cm sınırla ve elektif tedavi edilecek bölgesel lenf nodlarının etrafında 1 cm sınırla ayarlanır. Primer tümörün anatomik yerleşimine göre alanlar belirlenir. Düzensiz şekilli alanlarda tercih edilir. Mümkün olduğu kadar çok normal doku korumak için özel bloklar kullanılır [3]. Radyoterapi, akciğer kanserlerinde küratif veya palyatif amaçla tek başına veya diğer tedavi yöntemleri ile birlikte kullanılan lokal-bölgesel bir tedavi yöntemidir. Radyoterapi ile gerek lokal kontrol, gerek sağkalım gerekse yaşam kalitesinde iyileşme hedeflenmektedir [3].
5 Çoklu ışınlar ve oblik alanlar spinal kord dozunu 45 Gy altında tutarken yeterli tümör dozunu sağlarlar. Akciğer kanserinde tedavi pozisyonu; tedavinin ilk bölümünde kullanılan ön arka sahalarda veya oblik saha ışınlamasında hasta supin pozisyondadır ve kollar vücudun iki yanındadır. Lazerler yardımı ile hasta düzgün bir şekilde masaya yatırılır [3]. Akciğerin dozunu etkileyen en etkin parametre kendi yoğunluğudur. Akciğer dokusunun yoğunluğunun az olması akciğer yapısının içinde ve yapının arkasından gelen dokuda dozun yükselmesine neden olmaktadır. Akciğer dokusunu kapsayan tedavi alanlarında akciğer düzeltmesinin yapılması önerilir. Sağlam akciğer dokusunun yoğunluğu,25 ile,33 g/cm3 aralığındadır [3]. Göğüs yüzeyi eğimi tedavi sahası üzerinde değişen kaynak tümör mesafesine ve dolayısı ile eşit olmayan doz dağılımına yol açarlar. Bunlar kompansatör, filtre kullanımı ile düzeltilir. 2.2. Kritik Organlar ve Hedef Hacim Dozları Radyasyon onkolojisinde güvenli olarak kabul edilen radyasyon dozları, diğer tedavi modaliteleri ile kombine edildiği zaman değişik vital organlarda ciddi geç ve erken yan etkilere neden olabileceğinden artık güvenilir olamayabilir. Günümüzde dozun yanı sıra, ışınlanan organ miktarıda önem kazanmıştır. Tüm organ ve kısmi hacim hasarı, doz hacim histogramlarının bir fonksiyonu olarak ilişkilendirilen bir yapı sunulmaktadır. Birkaç önemli organ ve onların kritik dozları; Spinal cord için yaygın olarak gözlenen doz sınırı 22-25 fraksiyonda 45 Gy dir. Marcus ve Million konvansiyonel fraksiyonda 45 Gy in doz cevap eğrisinin düz bölümünde olduğunu ve %.2 bir myelopi insidansına neden olduğunu bulmuşlardır. Muhtemelen, TD5 seviyesi 57-61 Gy, td5 ise 68-73 gy dir [4]. Her iki akciğerin tümüne tek doz için td5 8gy dir. Bu değer, sınırlı hacimde (%3 un altında ) 1.8-2gy lik fraksiyone dozlar için, 45-5gy dir. Emami ve
6 ark.17.5 ve 24.5 Gy parsiyel akciğer ışınlaması ile oluşabilecek radyasyon pnömoni riskini %5 ve %5 olarak hesaplamışlardır [4]. Böbrek renal tolerans (td5/5), her iki böbreğin ışınlandığı durumlarda 2 gy dir. Tek taraflı ışınlamada 15 gy de bazı fonksiyon bozuklukları başlar ve 25-3 Gy de fonkiyon tamamen kaybedilebilir. Pediadrik popülasyonda 12-14 y ile renal fonksiyonlarda bozulma bildirilmiştir [4]. Mesane 6.5 haftada 65 Gy i tolere edebilir (45-5 Gy tüm mesane, 1-15 Gy parsiyel ışınlama şeklinde [4]. Kalp kalbin geniş bir bölümü ışınlanıyorsa 4 haftada 4 Gy geçilmemelidir. Özellikle adriablastin kemoterapisi uygulananlarda risk daha fazladır [4]. Kemik ve kıkırdak doku 1 Gy lik bir doz gelişmeyi aksatırken, 2 Gy tamamen durdurabilir. Bu nedenle çocuk hastalarda epifiz korunması son derece önemlidir. 6 Gy in üstünde kemik nekroz riski artar [4]. Omurilik 4 haftada 4-45 Gy ışınlamadan 2-4 ay sonra akut miyelopatiler görülebilir, ellerde ve ayaklarda his kaybı, başı öne eğince elektriklenme hissi (Lhermitte belirtisi) ile karakterizedir. Eğer sınırlı alan (1 cm.den kısa) ışınlanıyorsa 5 Gy tolere edilebilir ancak genel prensip olarak omurilik 45 Gy in üstünde ışınlanmamalıdır [4]. Ayrıca sağ ve sol femur kritik organ olarak değerlendirilmektedir. Akciğer kanseri radyoterapisinde kullanılan üç boyutlu ışınlama teknikleri, yüksek radyoterapi dozlarının daha az morbiditeyle verilmesine imkan sağlar. Küçük hücreli olmayan akciğer kanserinde tümör evresi hastanın durumu ve radyoterapi fraksiyonasyonuna bağlı olarak 1.8-2 Gy fraksiyonla 5-79.2 Gy tümör dozları uygulanmaktadır. Küçük hücre dışı akciğer kanserinde mediastene invaze ise oblikli
7 alanlarla 5 Gy dozlarla tedavi edilir. ( Spinal cord u alan dışında tutamadığımız durumlarda [4]. 2.3. Radyoterapide Tanımlanan Hedefler Konformal radyoterapide malign (kötü huylu) hastalığa sahip bir hastanın tedavisi için ilgili organın, sağlıklı doku ve organ hacimlerin sınırlarının üç boyutlu olarak belirlenmesi gerekir. Bu hacimler: Tümör hacmi (GTV) tanımlanabilir, sınırları belirgin kitlenin bulunduğu ve malign büyümenin olduğu yerdir. Genişliği ve miktarı bilgisayarlı tomografi (BT), nükleer manyetik rezonans görüntüleme (MRI), radyografi, ultrason, Pozitron Emisyon Tomografisi (PET) gibi farklı görüntüleme teknikleri aracılığı ile tayin edilebilir [11] Klinik hedef hacim (CTV) tanımlanabilir tümör hacmi (GTV) ni ve/veya yok edilmesi gereken sub-klinik malign hastalığı içeren doku hacmidir. Radyoterapinin amacına ulaşabilmesi için bu hacmin tamamen tedavi edilmesi zorunludur [11]. Planlanan hedef hacim (PTV), tedavi planlaması için kullanılan geometrik bir kavramdır. Ayrıca bu tanım, önceden belirlenen ve klinik hedef hacme verilmek istenen doz için uygun demet alanı ve uygun demet yerleşiminin belirlenmesinde kullanılır [11]. Tedavi süresince hasta set-up ında değişikler (hasta pozisyon değişikliği, aygıtların mekanik farklılığı, dozimetrik farklılıklar, set-up hataları, BT/simülatör/tedavi aygıtıkoordinat hataları, insan faktörü) hedef hacimde değişikliğe yol açar. Bu yüzden planlanan hedef hacmin belirlenmesinde hasta ve ışın pozisyonuna bağlı günlük değişiklikler (SM) göz önüne alınmalıdır [11]. Planlanan hedef hacim fizyolojik nedenlerle oluşan CTV içindeki anatomik yapıların şekil, boyut ve pozisyon değişikliklerini içermelidir.
8 - Solunum - Mesane-rektum doluluğu/boşluğu - Kalp atımı - Bağırsak hareketleri... gibi fizyolojik değişikler internal margini oluşturmaktadır. Sonuç olarak PTV; PTV=CTV+IM+SM dir. Tedavi hacmi, planlanan hacim absorbe doz değerindeki izodoz eğrisiyle çevrilmiş hacimdir. Tedavi tekniklerinin sınırlı olması nedeniyle belirlenen absorbe dozu sadece hedef veya planlanan hacime vermek imkansızdır. Bu nedenle tedavi hacmi planlanan hedef hacimden daha büyüktür [11]. Işınlanan hacim normal doku toleransına göre önemli sayılan bir absorbe dozu alan, tedavi hacminden daha büyük bir hacimdir. Işınlanan hacmin absorbe doz seviyesi, tanımlanan absorbe dozun % si (%5) olarak ifade edilir. Işınlanan hacim kullanılan tekniğe bağlıdır [11]. GTV: Tümör Hacmi CTV: Klinik Hedef hacim CTV GTV PTV TV IV PTV: Planlanan Hedef Hacim TV: Tedavi Hacmi IV: Işınlanan Hacim Şekil 2.4. Hedef hacim tanımlaması (perez)
9 2.4. Tedavi Uygulamaları Radyoterapi esas olarak iki hedefe yöneliktir 1- Hastalığı tedavi etmek amacı ile küratif olarak 2- Hastalığı tümden yok etmenin mümkün olmadığı durumlarda hastanın şikayetlerini hafifletmek amacıyla palyatif olarak kullanılır Küratif-definitif radyoterapi, hastalığın tamamen yok edilmesi amacıyla yalnız radyoterapinin uygulandığı küçük hacimli baş-boyun, serviks ve deri kanserlerinde veya ışına çok duyarlı tümörlerde ve/veya inoperabl kanserlerde kullanılır. Konvansiyonel dozda, 2 Gy/fr, 5 fr/hafta uygulanır. Tıbbi nedenlerle cerrahi ve kemoterapi uygulanamayan ve/veya ileri yaştaki hastalarda da tek tedavi seçeneği radyoterapidir [11]. Preoperatif radyoterapi, cerrahi olarak tam çıkartılamayacak tümörlerin ışınlanması ile tümörün operabl hale getirilmesi amaçlanır (kemik, yumuşak doku, rektum kanserleri,...) doz 45 Gy i aşmamalıdır [11]. Postoperatif radyoterapi, cerrahi ile tümörün tam olarak çıkartılamadığı veya kemoterapi ile yanıt alınmış ancak tümör yatağında olası mikroskobik kalıntıları yok etmek amacıyla yapılan ışınlamalardır (küçük hücreli akciğer kanseri, embriyoner tümörler), doz genellikle 6 Gy olarak uygulanır [11]. Önleyici radyoterapi amaç lokal nüksün veya olası metastazın, (mikroskobik tümör hücrelerinin yer aldığı düşünülen odakların ışınlanması ile) önlenmesidir (ör: ALL de tüm beyin ışınlaması, testis tm de lenf nodlarının ışınlanması) 18-3 Gy lik dozlar kullanılır [11]. Cerrahi olarak primer tümörün çıkarıldığı tümör yatağına veya metastatik lenf nodu görüldüğü durumlarda (baş-boyun tümörleri, jinekolojik tumor, rektum kanserleri, meme kanserleri,...) dozlar 5-6 Gy arasında değişir [11].
1 Palyatif radyoterapi şu amaçlarla uygulanır: Ağrı giderici (kemik-kc metastazları) Bası azaltıcı (beyin-omurilik metastazları) Kanamaya karşı (hematüri, menoraji, hemoptizi) Küratif tedavi yapılamayan, ileri yaşta, performansı düşük hastalarda yaşam kalitesini iyileştirmek ve tümör küçülmesini sağlamak amacıyla uygulanır. 3 Cgy x 1 fx 2 Cgy x 2 fx 4 Cgy x 5 fx 5 Cgy x 4 fx bir kez 8 Cgy dozlarda uygulamalar vardır. [5] 2.5. Üç Boyutlu Konformal Radyoterapi Üç boyutlu konformal radyoterapi ile yüksek doz hacmi ve hedef doz hacime göre şekillendirilerek hedef dışı organların daha düşük doz alması sağlanır. Bu teknik hastanın fiksasyonu ile başlayan, hedef hacimlerin ve risk organların belirlenmesi, dozun tanımlanması, ışının şekillendirilmesi, bilgisayar kontrolünde dozun verilmesi ve tedavinin verifikasyonu ile sonlanan süreçtir [6]. Kritik organ, tümör ve hedef hacim belirleme işlevi, personel ve radyasyon onkoloğu tarafından gerçekleştirilir. Çoğu yapıların bilgisayar faresi yada dijital kalem yardımıyla manuel olarak dış hatları belirlenirken, cilt yüzeyi gibi sınırları olan bazı yapıların otomatik olarak hatları belirlenebilir [6]. Üç boyutlu planlama sistemleri birkaç farklı kaynaktan elde edilen görüntüleri harmanlayıp, planlama yapılacak tomografi görüntüleri ile birleştirilebilmektedir. Bu sayede hedef hacimler daha iyi belirlenebilmekte, risk altındaki organlar daha iyi korunabilmektedir. Günümüzde MR, PET, PET/CT görüntüleri planlama
11 tomografisine destek verebilmektedir. Yakın gelecekte ise manyetik rezonans anjiografi ve manyetik rezonans spektroskopi gibi yeni görüntüleme teknikleri devreye girmesi beklenmektedir. Tedavi hacmi primer tümörü, lokal yayılım sınırlarını ve bölgesel lenf bezlerini içerir ve buna hedef hacim adı verilir. Bu bölgelerin yeri ve boyutları klinik muayeneye, radyografi, ultrason ve nihayet bilgisayarlı tomografi ve manyetik rezenans ile tespit edilir. [6]. Hasta üzerine işaretleyiciler yerleştirilir. Bu işaretleyiciler bize hastanın anatomik yapılarının pozisyonun değerlendirilmesinde yardımcı olur. Görüntüleme sırasında hasta set_up nın tam olarak yaratılması çok büyük önem taşımaktadır. Hedef hacimler ve riskli organlar belirlendikten sonra planlama sisteminde otomatik olarak alanlar yaratılır ve şekillendirilir. Bu işlem için çok yapraklı kolimatörler kullanılabileceği gibi kurşun bloklarda dökülebilir. Tanımlanan hedef hacmin doz tarafından tamamıyla sarılıp sarılmadığı kontrol edilerek uygun izodoz seçimi ve doz hacim histogramları yardımıyla plan değerlendirilir. Tedavi planlama cihazı ile lineer akseleratör arasındaki ağ yardımıyla haberleşme sağlanır. Hastanın tedavi alanları portal görüntüleme sistemi yardımıyla belirlenerek planlama siteminde ayarlanan alanlar belirlenerek hasta tedavi süreci başlamış olur [6]. 2.6. Radyasyonun Etkileri 2.6.1. İyonlaştırıcı radyasyonun etki mekanizmaları İyonlaştırıcı radyasyon enerjisinin bir ortam tarafından soğurulması, ortam moleküllerinde doğrudan ve/veya dolaylı hasara neden olur. Hasar, kritik atomların iyonlaşmasıyla moleküllerin etkinliğini kaybetmesi ya da fonksiyonlarının değişmesiyle doğrudan olarak veya kritik moleküllerde toksisiteye neden olan serbest radikallerin oluşması ve biyolojik etkilerin ortaya çıkmasıyla dolaylı olarak meydana gelir. Bu etkileşimler, ortamda oluşan koparılmış elektronlar ile ortam molekülleri arasında meydana gelir. Bir hücre büyük ölçüde su içerdiği için bir çözelti olarak kabul edilebilir. Radyasyon çözelti içerisindeki kritik moleküllere doğrudan etkiden
12 daha çok dolaylı olarak etki eder. Doğrudan etkide, değişikliğe uğrayan molekül doğrudan doğruya iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalır ve uyarılmış duruma geçer. Dolaylı etkide ise, iyonlaştırıcı radyasyon sonucu oluşan bazı ara ürünler başka bir dizi kimyasal reaksiyona girerek diğer moleküllerin değişmesine neden olurlar [6]. Doğrudan Etki Radyasyon enerjisinin soğurulmasıyla Fotoelektrik ve Compton etkileşimleri meydana geliyorsa atomlar doğrudan iyonlaşır. Fotonun, maddenin elektronları ile etkileşmesi sonucu Fotoelektrik ve Compton olayları oluşurken, Çift Oluşum olayı, fotonun içinden geçtiği maddenin güçlü çekirdek alan etkileşmeleri sonucu oluşur. İyonlaştırıcı radyasyon tiplerinden yüksek doğrusal enerji transferi (LET) değerine sahip olanlarda doğrudan etki baskındır. Maddeyle etkileşen ve maddeyi iyonlaştıramayan fotondan soğurulan enerji ile atomlar uyarılır (uyarılmış atomlar: kimyasal olarak reaksiyona girmesi çok kolay olan atom ve moleküllerdir). Daha sonra, atomdaki fazla enerji, moleküldeki zayıf bağlı kısma transfer edilerek bağ kırılmalarına neden olabilir [6]. Dolaylı Etki Uyarılmış veya iyonlaşmış moleküller içerdikleri fazla enerjiyi, molekül atomlarını bir arada tutan bağları koparmak suretiyle atarak bu bağı oluşturan iki elektrondan birer tanesini yanında sürükleyen iki serbest radikal haline gelir. Oksijen, hidrojen ve biyolojik serbest radikal oluşumlarının, lipit peroksidasyon zincir reaksiyonları ve basta intestinal kanamalar olmak üzere miyokardial iskemi karsinogenezis, katarak oluşumu, solunum düzensizliği, DNA zincir kırılması, mutajenik ve karsinojenik etkiler oluşturduğu saptanmıştır [6].
13 2.6.2. Radyasyonun hücreye etkisi İyonlaştırıcı radyasyonun etkisiyle hücrede oluşan hasarlar üçe ayrılır [6]. Öldürücü (lethal) hasar Hücrede oluşan hasar tamir edilemez ve hücrenin yaşamsal fonksiyonları etkilenir. Ani hücre ölümü için 2-3 Gy lik doz gereklidir [6]. Klinikte uygulanan 2 Gy civarındaki bir seanslık dozlarda ise, hücre birkaç mitoz gösterdikten sonra bölünme yeteneğini kaybeder. Bu olay, zaman içinde nispeten gecikmiş bir ölüm olarak tarif edilir. Işın tedavisine başladıktan ancak bir süre sonra tümörde küçülme görülmesi bu nedenledir [6]. İkinci derecede öldürücü (sublethal) hasar Tek başına ölümcül (letal) değildir ve tamir edilebilir. Ancak subletal hasarın çok sayıda olması hücre ölümüne neden olabilir [6]. Potansiyel letal hasar Eğer hücre bölünmesi kısa bir zaman içinde meydana gelirse ölüme yol açan, ancak bölünme gecikirse tamir edilebilen hasarlardır [6]. 2.7. Doz Hacim Histogramları Üç boyutlu konformal planı değerlendirebilmek için en önemli parametrelerden birisidir. Histogramı hesaplamak için her hacim eşit oranlara bölünür, bunlara voxsel denir. Dozun her voxselden homojen geçebilmesi için voxseller oldukça küçük aralıklara bölünür. Tümör ve normal doku hacmi içinde oransal doz dağılımını gösterir. Işınlanan her hacimdeki doz aralığı ise Gy cinssinden ifade edilir. İki çeşit doz hacim histogramları mevcuttur [11].
14 2.7.1. Diferansiyel doz hacim histogramı Her doz aralığı için o dozu alan voxsellerin sayısı tablo haline getirilmiştir [11]. 2.7.2. Kümülatif doz hacim histogramları Aynı doz hacim verileri başka bir şekilde ifade edilir. Grafik noktasında, yani doz alan %1 hacim noktasında başlar. İlk doz aralığında, örneğin -.5 Gy doz alan hacim total hacimden çıkarılır. Bu hacim daha sonra total hacmin yüzdesi olarak ifade edilir. Böylece eğrinin herhangi bir noktasında verilen doza eşit yada daha büyük olan dozda ışın alan hacim ifade edilir [11]. Şekil 2.5. Doz hacim histogramı
15 3. RADYOTERAPİ CİHAZLARI 3.1. Lineer Hızlandırıcı Şekil 3.1. Lineer hızlandırıcı Çalışmada kullanılan Siemens oncor, 6 ve 18 MV lik foton ile 6, 7.5, 9, 12, 15 ve 18 MeV nominal enerji seviyelerinde elektron demetlerine sahip bir lineer hızlandırıcıdır. Cihaz 82 liften oluşan bir kolimatör sistemine sahiptir. Çoklu lifler alt kolimatöre X kolimatörün yerine yerleştirilmiştir. Lif genişliği izomerkezde 1 cm dir. Üst kolimatör sistemi bağımsız hareket edebilen Y kolimatöründen ( Y jaw) oluşmuştur. Durağan dalga hızlandırıcı, 27 lik eğici magnet ve çift saçıcı filtre kullanır. Y kolimatörün kapalı durumdan açık duruma her 2 mm de doz verimini değiştirerek hareket etmesiyle oluşturulmaktadır. Foton hüzmeleri için maksimum doz derinliği 6 MV için 1,5 cm, 18 MV için 3,2 cm. fakat birçok firma tarafından yapılan farklı lineer hızlandırıcıların yapı ve özelliklerine göre bu derinlik değerlerinde değişiklikler olabilir. 1 cm kaynak cilt mesafesinde (KCM) maksimum alan boyutları 4X4 cm² dır. Cihaz elle takılıp çıkartılan
16 15º,3º,45º,6º fiziksel kama filtrelere ve bilgisayarla idare edilen 15º,3º,45º,6º sanal kama filtrelere sahiptir. Hasta bilgileri bilgisayar ağı ile lineer hızlandırıcıya ulaşmaktadır. Cihaz çoklu yaprak (multileaf) kolimatör sistemine sahiptir. Elektron ışını uygulamalarında, Ø=5 cm, 1x1cm2, 15x15 cm2, 2x2 cm2 ve 25x25 cm2 lik standart alanlı konüsler kullanılır. IMRT yapabilme özelliğine sahip olup cihazda, elektronik portal görüntüleme sistemi mevcuttur. Lineer Hızlandırıcılarda çıkan ışınların odak noktası çok küçüktür (2-3 mm) bu nedenle radyasyon demetinin sınırları keskindir, yani penumbrası çok azdır. Lineer hızlandırıcılarda power suplply, modülatöre DC akımı sağlar. Modülatör, şebekeye pulse akım sağlar. Bu akım modülatör içinde bulunan hidrojen thyratron lambaları vasıtasıyla elde edilir. Hızlandırıcı tüpler genellikle bakırdan yapılmıştır. Elektron demeti hedefe çarptırılarak yüksek enerjili foton demetleri elde edilir. Işınlar hastaya verilmeden önce düzeltici filtrelerden geçirilir. Elekron tedavisinde ise saçıcı filtreden geçirilir ve taramalı demet yöntemiyle elektronlar magnetik alan aracılığıyla geniş alan demetleri sağlanır. Düzeltici filtreler tungsten veya alüminyumdan yapılmıştır. Cihazın kafası içinde primer kolimatörler, monitör iyon odaları, ışık demeti sistemi ve ayna sistemi bulunur. Ayarlı kolimatörün alt kısmında wedge filtre koruyucu blok tepsisi takmaya özel yerler vardır [6]. Lineer Hızlandırıcıda, X-ışın Demeti, Bremstrahlug X ışınlarının elektronlar hedef üzerine düştüğünde hedef madde tungsten gibi yüksek atom numaralı olmalıdır. Hedef soğutması su ile yapılır. Gelen elektronun absorbsiyonu için hedef yeterli kalınlıkta olmalarıdır. Lineer Hızlandırıcılarda X ışınları demeti heterojen dağılma sahiptir.. [6]
17 3.2. Bilgisayarlı Tomografi Tomografi kelimesi Yunancadaki tomos (kesit) ve grafia (görüntü) kelimelerinin birleştirilmesi ile elde edilmiştir. Bilgisayarlı tomografi cihazı Amerikalı fizikçi Allan M. Cormak tarafından teorize edilmiş, ancak ilk prototip 1967-1971 yılları arasında İngiliz elektrik mühendisi Sir Godfrey Hounsfiel tarafından üretilmiştir [1]. Bilgisayarlı Tomografi radyoterapi tedavi planlamasının vazgeçilmez bir parçasıdır. Üç boyutlu konformal tedavi ve yoğunluk ayarlı radyoterapi gibi ileri radyoterapi teknikleri Bilgisayarlı Tomografi olmaksızın uygulanamaz. Üç boyutlu konformal tedavi uygulanacak hastanın öncelikle Bilgisayarlı Tomografi kesit görüntüleri elde edilir. Bu görüntüler hem hastanın içyapısı ile ilgili görsel bilgi sağlamakta hem de dokulara ait elektron dansite değerlerini içermektedir. Radyoterapi planlamasında kullanılan Bilgisayarlı Tomografi kesitlerininin elde edilmesi tanı amaçlı kesitlerin alınmasından farklılık gösterir. Bu nedenle Bilgisayarlı Tomografi cihazları da bazı farklı özellikler taşır. Simülasyon ve tedavi sırasında hastanın yatış pozisyonu aynı olmalıdır. Aksi takdirde vücut konturü farklı olacaktır. Bilgisayarlı Tomografi cihazlarında hareketli lazerler mevcuttur. Bilgisayarlı Tomografi cihazının masası tedavi cihazındaki düzdür. Konkav masa olması vücut konturünu ve organların pozisyonunu etkiler ve ışınlanacak hacim ciddi anlamda farklılık gösterir. Masanın düşey hareketi vardır [12].
18 Şekil 3.2. Bilgisayarlı tomografi Üç boyutlu tedavi planlamasının en önemli özelliklerinden biri, özgün çaprazlama ile (enine) görüntünün başka düzlemlerde yeniden yapılandırma kabiliyetidir. Buna dijital recontstructed radiograps (DRRs ) denir. Yüksek kaliteli DRRs elde etmek, sadece yüksek kontrast ve çözünürlükte görüntüler değil, aynı zamanda yeterli derecede küçük kesit kalınlığı gerektirir [1]. Bilgisayarlı tomografi (BT) kolime edilmiş X-ışını demetleri kullanarak incelenen objenin kesitsel görüntüsünü oluşturmaya yönelik radyolojik görüntüleme yöntemidir. X-ışını demetinin objeyi geçen kısmı X-ışını tüpünün karşısına yerleştirilmiş detektörler tarafından saptanarak görüntüye dönüştürülmektedir [1]. Çok kesitli Bilgisayarlı Tomografinin en önemli özelliği çok sayıda detektörden oluşan 2 boyutlu matris yapısında olmasıdır. Değişik üretici firmaların farklı kalınlıkta detektör elemanlarını içeren (1mm kalınlığında 16 detektör, 1mm kalınlığında 32 detektör) detektör tasarım sistemleri vardır. [8]
19 Bilgisayarlı tomografi aygıtları üç ana bölümden oluşur. Bunlar: - X ışını kaynağı - Detektörlerin olduğu tarayıcı kısım - Bilgisayar ve görüntüleme ünitesi 3.2.1. X ışını kaynağı Bilgisayarlı Tomografiden kesitsel görüntü bilgisayar yardımıyla elde edilir. Kesit belirlendikten sonra kolimasyonla, X-ışını demeti kalınlığı, kesit kalınlığına eşit hale getirilir. Bu şekilde hastanın alacağı radyasyon en düşük düzeye indirilir. Objeyi geçen X-ışınları değişik dokularda, farklı şekillerle emilir [1]. 3.2.2. Tarayıcı kısım Hasta masası ve Ganty den (cihaz kafası) oluşan sistemdir. Gantry tüp ve detektör sistemi bulunur. Hasta masası,hastanın inceleme süresince yatırıldığı sedye şeklinde, hareket edebilen masadır. Masa hareketi, Gantry boşluğu içerisine girip çıkabilecek şekildedir. Her kesit alma işleminden sonra masa bir miktar hareket ettirilir. Bu şekilde hastanın incelenen bölgesinden ardışık kesitler almak mümkün olur [1]. 3.2.3. Görüntülemenin elde edilmesi Bilgisayarlı tomografinin temel konsepti, bir objenin içyapısının objenin multipl projeksiyonlarından rekonstrukte edilebileceğidir. Şekil 1.A daki obje bir içyapıyı temsil edecek şekilde merkezdeki 4 tanesi kaldırılmış olarak eşit bloklardan oluşturulmuştur. Her blok sırası ve sütunundan bir X-ışın demeti geçirildiğini ve transmite olan radyasyonun ölçüldüğünü farz edelim. Her blok aynı özellikte olduğundan ölçülen attenüasyon her sıra sütundaki blok sayısı ile doğru orantılıdır Sonra bu attenuasyon ölçümlerini, objenin numerik bir reprezentasyonunu oluşturmak için toplayalım. Bir sonraki aşamada tablodaki numaralara bir gri skala atarsak ve büyük sayıları grinin daha acık tonları ile, küçük sayıları daha koyu tonları
2 ile ifade edersek şekil 1.C yi elde ederiz. Bu şekli, belli alanları daha çok vurgulayacak şekilde düzenleyebiliriz. Örneğin gri skalayı sadece siyah ve beyaz renkler içerecek şekilde daraltıp, 4 ve daha küçük atenuasyon sayılı blokları siyah ve 4 un üzerini beyaz olarak ifade edersek şekil 1.D oluşur. Bilgisayarlı Tomografide sayı dizisini elde etme yöntemi (= rekonstrüksiyon) daha karmaşık olup elde edilen projeksiyonların sayısı çok daha fazladır ancak prensip aynıdır [1]. A) B) Şekil 3.3. Görüntüleme prensibi C) D) 3.2.4. Bilgisayar ve görüntüleme sistemi Tarayıcı sistemden gelen bilgiler,bir çok matematiksel işlem ve algoritmalarla değerlendirilip işlenir. Daha sonra bu işlemlerden elde edilen sonuçlar, tarama alanını temsil edecek, sayılardan oluşmuş bir haritaya dönüştürülür. Bu işleme rekonstrüksiyon adı verilir. Yapılana bir çok matematiksel işlemden sonra, artık
21 bilgisayarın belleğinde organizmanın belli bir kesitine ait harita eleman sayısı kadar değer vardır. Bu elemanlarda herhangi birinin sahip olduğu değer, o elemanın organizmada tespit ettiği odağın X-ışınlarını zayıflatma gücüne eşittir. Çember şeklindeki başlığın üzerine tüpün karsısına yerleştirilen detektörler hastayı geçen X- ışınlarını toplar ve elektrik sinyalleri şeklinde bilgisayara iletirler [1]. Bilgisayar gelen sinyalleri işler ve gri tonlarda görüntülenmesini sağlar [1]. Görüntüleme ünitesi bilgisayarın oluşturduğu haritanın görsel bir ürüne dönüştürüldüğü birimdir [1]. Şekil 3.4. Gri skala gösterimi Bilgisayarlı Tomografi görüntüleri piksel adı verilen resim elemanlarının oluşturduğu bir matristen ibarettir. Matris boyutu Bilgisayarlı Tomografi cihazlarının teknolojik gelişimine paralel olarak 256x256, 512x512 veya 124x124 olabilir. Pikseller seçilen kesit kalınlığına bağlı olarak voksel adı verilen bir hacme sahiptir. Görüntülerdeki düzeltmeler ve matematiksel işlemler, bilgisayar tarafından yapılmaktadır. Soğurma katsayılarına bağlı Bilgisayarlı Tomografi numaraları üretilmektedir. Bilgisayarlı Tomografi numaraları -1 ile+1 arasındadır.
22 hounsfield numarası suyun soğurma katsayısındaki %,1 lik değişimi vermektedir. Bilgisayarlı Tomografi numarası, gri skalaya dönüştürülerek görüntü meydana gelmektedir. Bilgisayarlı Tomografi numarası değiştirilerek istenilen organ görüntüsü elde edilebilmektedir [1]. Şekil 3.5. Dokuların HU karşılığı HU (Hounsfield Unit): Bilgisayarlı Tomografi, X-ışınları ile çalışan bir cihazdır. X- ışınları maddeden geçerken Fotoelektrik olay, Compton etkileşimleri ve Çift oluşum sonucunda bir azalıma uğrar. Bilgisayarlı Tomografideki detektörler ise X- ışınlarındaki bu azalımı algılarlar. HU, üç boyutlu görüntülerdeki her bir voxel (hacim elemanı) in X-ışını azalımı olarak tanımlanan, tıbbi görüntülemede kullanılan bir birimdir. HU değerleri genelde -124 ile +371 arasındadır. Havanın oluşturduğu azalım -124 HU, suyun oluşturduğu azalım ise HU ya karşılık gelmektedir. BT bu değerlere göre kalibre edilmiştir. Bazı dokuların HU değerleri şöyledir; yumuşak doku -1, akciğer -5 ile -2, yağ -2 ile -5, su, kan 25, kas 25 ile 4, kemik 2 ile 1. Elde edilen HU larla tedavi planlama sistemi (TPS), algoritmasında bulunan HUEY( Hounsfield Unit-Elektron Yoğunluğu) tablolarına göre elektron yoğunluğuna geçiş yapar. Bu geçiş ile TPS, doku içindeki etkileşimleri elektron yoğunluğuna bağlı olarak hesaplar [1].
23 3.3. Planlama Sistemi (XiO CMS) Planlama sistemi (XiO CMS; Computerized Medical Systems) iki boyutlu, üç boyutlu ve Yoğunluk ayarli radyoterapi radyasyon tedavi ve brakiterapi planlama özelliğine sahip kombine bir sistemdir. Sahip olduğu hesaplama algoritmaları foton ışınları için; Clarkson, hızlı fourier dönüşümü,standard superposition, FFT convolution, elektron ışınları için 3-D pencil beam dir. Bu algoritmalarla foton ve elektron hüzmelerinin doz dağılımlarını hesaplayabilmekte olup organların doz hacim histogramını (DVH) çıkarmaktadır. Tedavi planlama sistemi brakiterapi doz planlamalarını da yapabilmektedir.
24 4. MATERYAL VE METOD Bu çalışmada kullanılan araç ve gereçler aşağıda belirtilmiştir. 1. Siemens Oncor Lineer Hızlandırıcı 2. Siemens Somatom Emotion Duo Bilgisayarlı Tomografi 3.Dozimetris Konturlama Bilgisayarı 4. Tedavi Planlama Sistemi ( XiO CMS ) Görüntülerin aktarılmasından sonraki aşama, tedavi planlama yazılımında tümör ve normal dokuların konturlanması işlemidir. Bu işlem ile hedef hacim ve çevre sağlıklı yapıların konumları belirlenmiş olur. Daha sonra hastanın kaç ışın demeti ile tedavi edileceği ve bu ışınların vücuda hangi açılardan gireceğine karar verilir. Her ışın demeti gerek kurşun bloklar yardımıyla gerekse çok yapraklı kolimatörler kullanılarak şekilendirilir ve sağlam yapıların korunması sağlanır. Uygulanacak günlük doz değeri planlama yazılımına girildikten sonra, bilgisayarın hesapladığı doz dağılımı incelenir. Tümörlü bölgede homojen bir dağılım elde etmek ve çevre yapılardaki dozu azaltmak için belirli ışınlarda wedge adı verilen kama şekilli filtreler kullanılır veya ışınların bağıl ağırlıkları değiştirilir. Homojen doz dağılımı incelendikten sonra hedef ve kritik organlara ait doz hacim histogramı çizdirilir. Doz hacim histogramı hangi anatomik yapının, hangi hacminin hangi dozu aldığını gösteren bir eğridir. Bu eğri tedavi planlama yazılımı tarafından otomatik olarak çizilir. International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) 5 no lu raporunda, hedef hacim içindeki doz homojenitesinin belirlenen tedavi dozunun %95 i ile %17 si arasında olması gerektiği belirtilmiştir [11]. 4.1. Sonuçlar Hastalar Bilgisayarlı Tomografi odasında tedavi masasının üstüne uyumlu,düzleştirilmiş kendisi için hazırlanan immobiliizasyon ile yatırıldı. Bilgisayarlı Tomografi odasında lazerler kullanılarak hasta setup u yapıldı. Bilgisayarlı Tomografisi alınacak bölge için hazırlanmış protokole göre Bilgisayarlı Tomografi
25 kesitleri alındı. Tüm hastalar için bu set up yapıldı. Thorax ve pelvis için kesit aralığı ve kalınlığı önerilen 1 mmdir. Tomografide görüntüleri alınan hastaların görüntüleri işlenerek 2 mm, 5 mm, 6 mm, 8 mm ve 1 mm kesitler haline getirildi. Her hasta için 5 er görüntü elde edilmiş oldu. Elde edilen bu görüntüler konturlama işleminin yapıldığı dozimetris bilgisayarına aktarıldı. Dozimetris hasta görüntülerinin organların tanımlandığı ve hedef hacimlerin belirlenip çizildiği bilgisayardır. Dozimetris cihazında her bir kesit için ayrı ayrı hacim tanımları yapıldı. Hedeflerin ve ilgili anatomik yapıların çizilmesindeki bu işlem kesitleme olarak adlandırılmaktadır [12]. Mide kanseri için kritik organ olarak; sağ ve sol böbrek, spinal cord, mide girildi. Hedef hacim olarak GTV, CTV ve PTV tanımlandı. Mesane kanseri için, mesane, rektum, seminel vezikül, sağ femur, sol femur girildi. Hedef hacim olarak GTV, CTV ve PTV tanımlandı. Akciğer kanseri için sol akciğer, sağ akciğer, spinal cord tanımlandı. Hedef hacim olarak GTV, CTV ve PTV tanımlandı. Hastalığın evrelemesine göre belirlenen PTV için tüm hastaların evrelerinin aynı olduğu kabul edilmiştir. Kritik organların ve hedef organlar % olarak ve Cgy cinsinden hesaplanan doz değerlerine göre karşılaştırılmıştır. Tedavi planlama sistemine (XİO) aktarılan tomografi görüntüleri üzerine, hastaların tedaviye girecekleri alanlar akciğer kanserli hastalarda nodül tutulumu olmadığı varsayılarak PTV ye 1.5 cm marj verilerek multilif ile sarılarak elde edildi. Kesitler (2 mm,5 mm,6 mm, 8 mm ve 1 mm) için açıldı. Bunun için öncelikle ilk planlamadaki eşmerkez koordinatı kaydedildi. Açıları ve birbirlerine göre bağıl ağırlıkları sistemin hafızasına alınan ışınlar, yeni tomografi görüntüleri üzerinde aynı eşmerkez koordinatına yerleştirildi. Bir hasta için alınan tüm faklı kesitler üzeriden yapılan planlamalarda doz hacim histogramlarına bakılarak kritik organ ve hedef hacim dozları belirlendi. Toplamda 1 tane akciğer kanseri hastası dozlar belirlendi. Ön ve arka olmak üzere 2 alandan hastaların planları izosentrik olarak planladı. En son olarak PTV ye 1.5 cm marj verilerek multilif ile sarılarak planlama yapıldı.
26 Spinal cord doz toleransı göz önüne alınarak günlük 2 Cgy den 2 fraksiyon ile hastaya 4 Cgy verildi. Akciğer kanseri hastaları için, doz hacim histogramlarından elde edilen dozlar çizelge 1 ve çizelge 1 arasında gösterilmiştir. Mesane hastaların için multilifler ile PTV ye 3 cm marj verilerek multilif ile sarılarak, tedavi açıları, 18, 27 ve 9 derecede olmak üzere eşmerkezli olarak planlama yapılmıştır. Toplamda 9 tane mesane kanseri hastası için tüm kesitlerde aynı planlama yapılarak dozlar belirlendi. Mesane kanserleri günlük doz 18 Cgy den 25 fraksiyon olmak üzere 45 Cgy doz verilmiştir. Mesane kanseri hastaları için, doz hacim histogramlarından elde edilen dozlar çizelge 11 ve çizelge 2 arasında gösterilmiştir. Mide kanseri, uygulanan teknik standart mide planlamasıdır. Tüm kesitler için yapılan planlamalarda alanlar sabit tutulmuş ve multiliflerin konumları aynı yapılmış ve günlük doz 18 Cgy olmak üzere 25 fraksiyon tedavi planlaması yapılmıştır. Toplam 45 Cgy doz verilmiştir. Mide kanseri hastaları için, doz hacim histogramlarından elde edilen dozlar çizelge 21 ve çizelge 28 arasında gösterilmiştir. Çizelgelerde dozlar Cgy cinsinden hesaplanmış ve yazılmıştır.
27 Çizelge 4.1. Akciğer-1 hastası için doz değerleri Kritik organ ve hedef hacim dozları Sol akciğer Maximum doz: : Sağ akciğer : Spinal cord: : GTV : CTV : 2 mm 5 mm 6 mm 8 mm 1 mm 16 2 18 21 22 532 5251 5261 5221 5185 1587 2439 2371 2433 195 4. 4 4 4 3 984 965 973 18 874 3 3 31 33 27 41 3821 3939 393 386 489 363 479 642 438 435 4152 4126 463 479 4897 4835 4837 4812 483 4479 4511 4489 4467 4477 427 413 441 49 433 4917 4841 4845 4818 4833 4548 451 4494 4472 4485 %9 seçilen izodoz eğrisi ile GTV merkezli, PTV ye 1.5 cm pay verilerek yapılan plan
28 Çizelge 4.2. Akciğer-1 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri Hacim (cc) 2 mm 5 mm 6 mm 8 mm 1 mm Dış kontur 29641.2 3588.1 3591.75 3135.45 3527.7 Sağ akciğer 282.38 23.67 1999.7 256.35 2181.48 Sol akciğer 126.63 111.91 143.35 122.6 1211.76 Spinal cord 65.7 78,25 65.91 6.66 57.5 GTV 33.66 33.4 41.14 392.81 336.68 CTV 477.64 496.77 534.2 511.6 439.8 PTV 675.15 682.41 667.25 639.34 549.86
29 Çizelge 4.3. Akciğer-2 hastası için doz değerleri Kritik organ ve hedef hacim dozları 2 mm 5 mm 6 mm 8 mm 1 mm Sol akciğer Maximum doz: : 6 54 1417 6 523 1325 56 4967 1283 4932 159 1 498 1249 Sağ akciğer :. 427 47 4344 44 4214 31 4334 36 4219 34 Spinal cord : 4 212 15 4 1796 154 1475 134 1214 14 1888 141 GTV : 4229 4911 4511 4245 488 4524 4249 486 455 4156 478 4482 426 487 4523 CTV : 4198 4938 4521 c 428 4923 4532 421 4889 459 417 4848 4489 4213 4918 453 PTV : 483 4954 4528 4145 4932 4536 411 4899 4513 418 4876 4492 4122 4946 4533 %9 seçilen izodoz eğrisi ile GTV merkezli, PTV ye 1.5 cm pay verilerek yapılan plan
3 Çizelge 4.4. Akciğer-2 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri Hacim (cc) 2 mm 5 mm 6 mm 8 mm 1 mm Dış kontur 16457,25 16728,4 16891,49 17146,78 1776,62 Sağ akciğer 2677,9 2595,21 256,15 2751,42 2518,47 Sol akciğer 2429,98 2435,54 2381,98 2548,75 2397,64 Spinal cord 61,98 64,75 51,53 62,53 62.2 GTV 53,1 48,14 5,66 42,22 54.37 CTV 17.64 9,52 86,4 73,2 92,61 PTV 178,9 143,86 127,48 11,7 138.12
31 Çizelge 4.5. Akciğer-3 hastası için doz değerleri Kritik organ ve hedef hacim dozları 2 mm 5 mm 6 mm 8 mm 1 mm Sol akciğer Maximum doz: : 2 332 31 3 847 39 66 34 614 22 587 22 Sağ akciğer : 41 4957 3714 53 518 3884 48 4885 383 21 4899 3628 22 4828 2636 Spinal cord : 19 3699 7 3821 1159 13 3998 137 7 442 116 23 389 989 GTV : 411 4669 4488 4177 4687 4514 417 4682 4487 4149 4686 4497 4112 4646 4474 CTV : 453 4669 4487 441 4687 459 423 4648 4485 432 4656 4495 3995 4646 4471 PTV : 3988 4669 4484 3748 4687 4494 3838 4648 4467 3888 466 4487 3848 4646 4462 %9 seçilen izodoz eğrisi ile GTV merkezli, PTV ye 1.5 cm pay verilerek yapılan plan
32 Çizelge 4.6. Akciğer-3 hastası kesit kalınlığı hacim değerleri Hacim (cc) 2 mm 5 mm 6 mm 8 mm 1 mm Dış kontur 2142,47 2661.9 247.54 19956,1 2191,91 Sağ akciğer 237,73 2292.95 2291.52 241,39 2219,7 Sol akciğer 2416,96 2383.41 2175.39 2541,4 2241,8 Spinal cord 39,87 4.8 4.79 39,31 39,1 GTV 255,57 274.42 282.7 254,15 254,15 CTV 325,55 415.1 47.14 375,51 375,51 PTV 41,18 581.36 55.63 513,94 513,94