60 co kaynaklı yüksek enerji foton demetlerine duyarlı filmlerden densitometrik teknik ile tümör dozunun belirlenmesi

Abstract

ÖZET 60Co KAYNAKLI YÜKSEK ENERJİLİ FOTON DEMETLERİNE DUYARLI FİLMLERDEN DENSİTOMETRİK TEKNİK İLE TÜMÖR DOZUNUN BELİRLENMESİ Adem Ünal KIZILDAG Yüksek Lisans Tezi Fizik Anabilim Dalı Danışman: Yrd.Doç.Dr. Şerafettin Yaltkaya İkinci Danışman: Tıbbi Rad.Fiz.Dr. Nina Tunçel 2004, 47 Sayfa Işın tedavisi (radyoterapi), normal dokularda tanımlanan sınır radyasyon dozu aşılmadan tümör yapısına göre belirlenen radyasyon dozunu uygulamaktır. Normal dokularda sınır doz limitlerin aşılmaması için bu bölgeler uygulanan yüksek radyasyon alanından korunur. Koruma işlemi radyasyonun uygulandığı bölgedeki normal doku şekline uygun kurşun bloklarla veya radyasyon şiddetini değiştirebilen teknikler ile yapılır. Böylece uygulanan radyasyon sadece hedef bölgeyi (tümör bölgesi) etkiler. Bu işlemlerin sonucunda, radyasyonun uygulandığı bölgede keskin doz gradyentleri oluşur. Radyoterapide tümör bölgesine uygulanan radyasyon dozundaki hatanın ancak %3-5 olması koşulunda tedavi başanlı olarak kabul edilir. Hastaya verilen dozun bilinmesi, tedavinin kalite güvencesi açısından önemli bir ölçüttür. Hastaya verilen dozun değerlendirilmesi tedavi esnasında oluşan gerçek doz değerlerinin ölçülmesi ile sağlanır. Hastaya uygulanan dozun en uygunkontrolü, in vivo olarak ölçülen giriş-çıkış doz değerleri ile orta-hat dozunun (tümör dozu) hesaplanmasıdır. Bu nedenle bir çok ulusal ve uluslararası organizasyon (ICRU, AAPM) in vivo doz ölçümleri kullanılarak tümör dozunun hesaplanmasını tavsiye etmiştir. Radyoterapide tedavinin güvenli bir şekilde yapılabilmesi iki önemli öğeye bağlıdır. Bu öğelerden biri verilen dozun kontrolü, diğeri ise uygulanacak olan radyasyonun yerinin yani tedavi alanının belirlenmesidir. Tedavi alanın konumu, port filmler ile tedavi sırasında doğrulanır. Bu tez çalışması tedavi sırasında elde edilen port filmler veya diğer film ve film sistemlerinden tedavi dozunun belirlenmesi için gerekli işlemlerin ve denklemlerin geliştirilmesini kapsamaktadır. Çalışmada iyonometrik yöntem ve film dozimetri yöntemleriyle, soğurucu ortam kalınlığı, kaynak-eksen ve kaynak-yüzey (SAD- SSD) mesafeleri, kaynak - film mesafesi ve ortam çıkış yüzeyi - film mesafesi parametrelerinin çeşitli kombinasyonlarına göre doz ölçümleri de yapılarak tümör dozunun port filmlerden belirlenmesi için yöntem geliştirildi. Bu yöntemde farklı soğurucu ortam kalınlıklarında zarflı ve kasetli olmak üzere beş farklı film veya film sistemi ile standart koşullarda düzenekler hazırlandı. Zarflı film sistemleri olarak Kodak X-Omat V ve Kodak EDR kullanıldı. Kasetli film sitemlerinde ise Kodak EC-V kaset ile Kodak X-OmatV, Kodak EDR ve Kodak EC filmleri kullanıldı. Bu düzenekler ile film veya film sistemlerinden elde edilen hava çıkış dozları yardımıyla orta-hat dozunun elde edilmesi için gereken işlem ve denklemler bulundu. Orta-hat dozu denkleminde, ters kare düzeltmesi, soğurucu ortam kalınlığına ve yapıya özel lineer azaltma katsayısına bağlı eksponansiyel fonksiyon düzeltmeleri ve iyonometrik yöntemle elde edilen çıkış ve orta-hat transmisyon oranlan kullanıldı. Orta-hat dozu, her bir film veya film sisteminde farklı soğurucu ortam kalınlıkları için hesaplandı. 111Zarflı film sistemlerinden Kodak X-Omat ve Kodak EDR filmleri ile elde edilen orta-hat dozlanndaki fark sırası ile ±%3,2 ve ±%3,8 olarak bulundu. Zarflı film sistemleri ile orta-hat dozunun bulunması kabul edilebilir sınırlar (±%5) içerisindedir. Kasetli film sistemlerinde ise Kodak EC film ile Kodak EC-V kaset sisteminin kullanılması ile orta-hat dozunun hesaplanması ± %4,8 fark ile sağlanabildi. Bu tez sonuçlarının radyoterapide kullanılma zorluğu, soğurucu ortamın homojen olmamasıdır. Hasta tedavisinde inhomojen yapılar ve bunlara ait kalınlıklar hava çıkış dozu üzerinde etken olacaktır ve bu nedenle tez çalışmasında elde edilen hata oranlarından daha yüksek hatalar beklenmektedir. Ancak hastalarda bu yöntemin uygulanmasında en azından merkezi eksen BT kesitlerinden hastaya ait yapı ve kalınlık bilgilerinin edinilmesi ve bu yapılara ait lineer azaltma katsayılarının (fi) formülasyon içerisinde yer alması ile orta-hat dozunun elde edilmesi öngörülmektedir. ANAHTAR SÖZCÜKLER: Film dozimetri, radyoterapi, tümör dozu hesaplaması. JÜRİ: Yrd.Doç.Dr. Şerafettin YALTKAYA (Danışman) Tıbbi Fiz.Dr. Nina TUNÇEL (İkinci Danışman) Prof.Dr. Nuri Ünal Prof.Dr. Suphi Kormalı Prof.Dr. Piraye Yargıçoğlu IV

ABSTRACT USING FILMS, SENSITIVE TO HIGH ENERGY PHOTONS, FOR TUMOUR DOSE DETERMINATION BY DENSYTOMETRIC TECHNIQUE IN 60Co Adem Ünal KIZILDA? M.Sc. in Physics Adviser: Asst.Prof.Dr. Şerafettin Yaltkaya Second Adviser: Dr. Nina Tunçel 2004, 47 Pages The goal of radiotherapy is to deliver the prescribed dose to the specified tumors according to treatment protocols without exceeding tolerance dose limits of the normal tissues. To protect the normal tissues from the high dose these regions are blocked or the radiation intensity is arranged. So the tumor-target receives the prescribed dose which was planned. The sharp dose gradients are created around the irradiated region. The treatment efficacy is achieved if the dose error at the tumor is around 3-4% of the prescribed dose. The prescribed treatment could be accepted as successful if achieved tumor dose error is less than 3-4% in the target volume. On the other hand the treatment quality assurance is depend on the accuracy of the dose delivered to a patient. The better way for controlling the dose received by the patient on treatment course could be done by direct invivo dose measurements. The suitable technique is entrance and exit dose measurements and than calculating the midplane (tumor) doses, invivo dose measurements are suggested by manynational and international organizations (ICRU, AAPM) to achieve accuracy of dose delivery on the treatment. In radiotherapy, the treatment accuracy depends on two important parameters. One of these parameters is the control of the delivered dose and the other is the control of irradiated field localization. The irradiated field localization control is achieved by obtaining portal films on treatment course. In this project the necessary processes and required equations was developed for calculating and controlling the delivered dose from the portal films or other film and film systems obtained during treatment course. The dosimetric methods for determining the midplane dose for different compositions of treatment parameters such as absorber thickness, source-axis, source-skin, source-film and film-exit surface distances are ionometric dosimetry technique by using ion chambers and densitometric dosimetry technique by films. In this project, the relationship between the treatment parameters and midplane doses was investigated. This method was examined with five different films or film systems as ready pack or cassette set-ups for different phantom thickness. Kodak X-Omat V, Kodak EDR and Kodak EC films were used in Kodak EC-V cassette. Kodak X-Omat V and Kodak EDR films were ready pack.. Formulations and procedures were found and arranged for calculating midline doses via measuring transit doses. Midline dose equation contained phantom thickness parameter, linear attenuation coefficient (ju.), inverse square law correction factor and midline-exit transmission ratios obtained from ionometric measurements. These calculations were performed for all films or film systems in different phantom thickness. The difference between calculated and prescribed midline doses for Kodak X- Omat V and Kodak EDR ready pack films were found ±%3.8 and ±%3.2 respectively. These differences were in acceptable limits (±%5). VIThe difference between calculated and prescribed midline doses for Kodak EC film with Kodak EC-V cassette would be attained as ±%5.7. The results of this study were not applicable to inhomogeneous material as in radiotherapy. In patient treatment the transit dose would be affected from inhomogeneous material. Thus the differences between calculated and prescribed midline dose would be more than expected. Application of this method needs at least one CT slice of patient which contains information about inhomogeneity and thickness of tissues on the beam central axis. So for midline dose calculation, linear attenuation coefficients and thickness of these tissues could be considered in the formula. KEY WORDS :.Film dosimetry, radiotherapy, tumor dose calculation. COMMITTEE : Asst.Prof. Dr. Şerafettin YALTKAYA (Adviser) Dr. Nina TUNÇEL (Second Adviser) Prof. Dr. Nuri Ünal Prof. Dr. Suphi Kormalı Prof. Dr. Piraye Yargıçoğlu Vll