tc ege üniversitesi sağlık bilimleri enstitüsü stereotaktik tedavilerde

T.C.
EGE ÜNİVERSİTESİ
SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
STEREOTAKTİK TEDAVİLERDE DOZİMETRİK PARAMETRELERİN
FARKLI DOZİMETRE TEKNİKLERİ KULLANILARAK
KARŞILAŞTIRILMASI
Yüksek Lisans Tezi
Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı Tıbbi Radyofizik Programı
Canan ERTUNÇ ARSLANOĞLU
DANIŞMAN
Yard. Doç. Dr. Serra ARUN KAMER
İZMİR
2008
T.C.
EGE ÜNİVERSİTESİ
SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
STEREOTAKTİK TEDAVİLERDE DOZİMETRİK PARAMETRELERİN
FARKLI DOZİMETRE TEKNİKLERİ KULLANILARAK
KARŞILAŞTIRILMASI
Yüksek Lisans Tezi
Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı Tıbbi Radyofizik Programı
Canan ERTUNÇ ARSLANOĞLU
DANIŞMAN
Yard. Doç. Dr. Serra ARUN KAMER
İZMİR
2008
DEĞERLENDİRME KURULU ÜYELERİ
(Adı Soyadı)
Başkan : Yard. Doç. Dr. Serra ARUN KAMER
(Danışman)
Üye
: Prof.Dr. Arif B. ARAS
Üye
: Doç.Dr. Turgay KARALI
Üye
: Yard. Doç. Dr. Serra ARUN KAMER
Yüksek Lisans Tezi’nin kabul edildiği tarih: 26.08.2008
(İmza)
ÖNSÖZ
Modern radyoterapi tedavi teknikleri ve gelişmiş radyasyon cihazları sayesinde
tümörlü dokuların tedavisinde önemli avantajlar elde edilmiştir. Küçük beyin
tümörlerinin tedavisi için geliştirilmiş olan stereotaktik ışınlamada dar radyoterapi
alanlarının tedavisi söz konusu olduğunda hassas dozimetrik ölçümler büyük önem
kazanmaktadır.
Bu çalışmada kliniğimizdeki stereotaktik tedavi sistemine ait temel dozimetrik
parametrelerin analizi için değişik dozimetrelerle ölçümler alınarak elde edilen
sonuçlar arasındaki farklar ve uyumlar değerlendirilmiştir. Çalışmada fizik
konularına yönelik bilgiler verilmiş, çalışmanın hazırlanmasında konuyla ilgili temel
kaynaklar ve bilimsel araştırmalardan yararlanılmış ve çalışma Ege Üniversitesi Tıp
Fakültesi Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı’nda gerçekleştirilmiştir.
Bu tezin hazırlanmasında, çalışmanın her aşamasında ve teknik konularda
benden bilgi ve deneyimlerini esirgemeyen, ilgili bölümlerin yazılmasında büyük
özveri ve titizlik gösteren değerli hocalarım Öğr. Gör. Dr. Nezahat OLACAK, Yard.
Doç. Dr. Serra ARUN KAMER, Fiz Müh. İbrahim OLACAK’a ve dozimetrik
ölçümlerde yanımda olan değerli arkadaşlarım Öğr. Gör. Emin TAVLAYAN, Uzm.
Fiz. Sinan HOCA, Nedret COŞKUN’a ayrıca termolüminesans dozimetrelerin
hazırlanmasında ve okunmasında yardımcı olan sevgili arkadaşım Araş. Gör. Melis
GÖKÇE’ye ve aldığım tüm kararlarda yanımda olup beni destekleyen aileme
teşekkür ederim.
Temmuz 2008, İZMİR
Canan ERTUNÇ ARSLANOĞLU
I
İÇİNDEKİLER
Sayfa No
1. BÖLÜM-I: GİRİŞ VE AMAÇ ……………………………………………1
2. BÖLÜM-II: GENEL BİLGİLER …………………………...…………....3
2.1. Stereotaktik Işınlama …………………………………………………..3
2.2. Lineer Hızlandırıcılar ………..…...………...……...…………………..5
2.2.1. Lineer Hızlandırıcı Tabanlı Radyocerrahi ....................................8
2.2.2. Mini Çok Yapraklı Kolimatör ………………………………….10
2.2.3. Stereotaktik Çerçeve …………………………………………....10
2.3. Dozimetri …………………………………………………...................11
2.3.1. Dozimetreler ……………………….……......……..…...............12
2.3.1.1. İyon Odası .........................................................………..12
2.3.1.2. Film Dozimetre ………………………………….……..13
2.3.1.3. Termolüminasans Dozimetre …………………………..15
2.3.2. Dozimetrik Ölçümler …………………………………………...17
2.3.2.1. Verim Faktörleri ……………………………………….17
2.3.2.2. Yüzde Derin Doz Dağılımları …………...………….....19
2.3.3.3. Demet Profilleri …………..…………………………... 21
3. BÖLÜM-III: GEREÇ VE YÖNTEM ……..…………….........................23
3.1. Yüksek Enerjili Lineer Hızlandırıcı …………………………………...23
3.2. Mini Çok Yapraklı Kolimatör ….…...……………….……..…….........24
3.3. Fantom ………………….……………………………………………...25
3.4. Dozimetreler ..…….................................................................................27
3.4.1. İyon Odası ……………………..…………………….…...…….27
II
3.4.2. Film Dozimetre ..……………………………………………….29
3.4.3. Termolüminesans Dozimetre ..……...………………………….29
3.5. Dozimetrik Ölçümler …………………………………………………29
3.5.1. Verim Faktörleri ……………………………………………….29
3.5.2. Yüzde Derin Doz Dağılımı …………..………………………..31
3.5.3. Demet Profilleri ………………………………………………..33
4. BÖLÜM-IV: BULGULAR ….……...…………….…………...…………35
4.1. Verim Faktörü Ölçümlerinde Edilen Veriler ………….………….…35
4.2. Yüzde Derin Doz Ölçümlerinde Elde Edilen Veriler ……………….38
4.3 Demet Profilleri Ölçümlerinde Elde Edilen Veriler………………….46
4.4 Verilerin Analizi ……………………………………………………..48
5. BÖLÜM-V: TARTIŞMA ……………..……………...............................49
6. BÖLÜM-VI: SONUÇLAR ……………….……………………………..56
7. BÖLÜM-VII
ÖZET ………………...…………………………….……………….. 58
ABSTRACT ……...……………………………………………….....59
8. BÖLÜM-VIII
YARARLANILAN KAYNAKLAR ………………………………..60
EKLER …....…………...…………………………………………….64
III
TABLOLAR DİZİNİ
Sayfa No
1. Medikal uygulamalar için TLD' nin kullanım avantajları ve dezavantajları ….....16
2. Üç farklı dozimetre sistemi ile elde edilen verim faktörleri ……………….…….35
3. Verim faktörlerinde (a) iyon odası ile film arasındaki fark (b) iyon odası ile TLD
arasındaki fark ……………………………………………………………………...37
4. İzosentrda alan 1x1 cm² iken elde edilen yüzde derin doz değerleri için (a) iyon
odası ve film arasındaki fark; (b) iyon odası ve TLD arasındaki fark ……………..39
5. İzosentrda alan 2x2 cm² iken elde edilen yüzde derin doz değerleri için (a) iyon
odası ile film arasındaki fark; (b) iyon odası ile TLD arasındaki fark. ……………41
6. İzosentrda alan 4x4 cm² iken elde edilen yüzde derin doz değerlerinin (a) iyon
odası ile film arasındaki fark; (b) iyon odası ile TLD arasındaki fark …………….43
7. İzosentrda alan 6x6 cm² iken elde edilen yüzde derin doz değerlerinin (a) iyon
odası ile film arasındaki fark; (b) iyon odası ile TLD arasındaki fark ……………45
IV
RESİMLER DİZİNİ
Sayfa No
1. Çalışmada kullanılan yüksek enerjili lineer hızlandırıcı …………………….…..23
2. Çalışmada kullanılan mini çok yapraklı kolimatör ...…………………………….24
3. Lineer hızlandırıcı tabanlı stereotaktik ışınlama sistemi ..………………...…......25
4. Çalışmada kullanılan I’mRT fantomunun baş boyun küpü …...………………... 26
5. Çalışmada kullanılan baş boyun küpünün termolüminesans dozimetre plakası,
CC01 iyon odası yuvası, CC01 iyon odası ve Kodak EDR 2 radyografik film……27
6. Çalışmada kullanılan iyon odası ...………………………………………………28
7. Çalışmada kullanılan elektrometre ...…………………………………...……….28
8. Verim Faktörlerinin ölçüm düzeneği ..….…………………………………….30-31
9. Derin – Doz Dağılımlarının ölçüm düzeneği ...……………………………... 32-33
10. Demet Profillerinin ölçüm düzeneği ………………………………………......34
V
GRAFİKLER DİZİNİ
Sayfa No
1. Bir film dozimetrenin doz-optik yoğunluk eğrisi ………………………………...14
2. Bir lineer hızlandırıcının demet profil örneği …………………………………… 22
3. Farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen verim faktörlerinin grafiği …….………...36
4. Alan izosentrda 1x1 cm² iken farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen % derin doz
grafiği .........................................................................................................................38
5. Alan izosentrda 2x2 cm² iken farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen % derin doz
grafiği ……………………………………………………………………………….40
6. Alan izosentrda 4x4 cm² iken farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen % derin doz
grafiği ………………………………………………………………………….........42
8. Alan izosentrda 6x6 cm² iken farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen % derin doz
grafiği ........................................................................................................................44
7. İzosentrda alan 2x2 cm² iken farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen doz profilleri
grafiği.…………………………………..……………………………...……….… 46
9. İzosentrda alan 4x4 cm²iken farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen doz profilleri
grafiği……………………………………………………………………………... 47
10. İzosentrda alan 6x6 cm² iken farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen doz profilleri
grafiği.…………………………………………………………………………….. 47
VI
ŞEKİLLER DİZİNİ
Sayfa No
1. Temel bileşimlerini ve yardımcı sistemlerini gösteren bir medikal lineer
hızlandırıcının blok şekli …………………….….………………………………….6
2. Gantrinin iç yapısı (A: X ışını tedavisi, B: Elektron tedavisi)…..….……………7
3. Alan boyutuna karşı belirlenen verim faktörü için fantomla ölçüm geometrisi....18
4. Yüzde Derin Doz Geometrisi ……………………………………………………20
VII
1. GİRİŞ VE AMAÇ
Stereotaktik tedavi, beyin tümörlerinin tedavisinde kullanılmak üzere
geliştirilmiş eksternal ışınlamanın özel bir şeklidir (14). Bu tedavi yönteminden biri
olan Stereotaktik Radyocerrahi (SRS), stereotaktik bir cihaz ve birbirini görmeyen
eşmerkezsel (izosentrik) arklar sayesinde verilen çok sayıdaki dar ışınların bileşimi
kullanılarak intrakranyal lezyonlar için bir radyasyon tedavi tekniğidir. Aynı işlem
çok sayıda fraksiyon dozu şeklinde verildiğinde Stereotaktik Radyoterapi (SRT)
olarak adlandırılır. Her iki tedavi tekniğinde de normal beyinde mümkün olduğunca
koruma sağlanırken hedef hacmin maksimum doz alması sağlanır (4). Bu amaca
ulaşabilmek için ilk adım, Bilgisayarlı Tomografi (BT), Manyetik Rezonans
Görüntüleme (MRG) ya da Anjiografi ile hedef hacmin ve beyin anatomisinin doğru
bir şekilde belirlenmesidir. İkinci adım ise belirlenen hedef hacme planlanan tedavi
dozunun eksiksiz ve homojen bir şekilde verilmesidir. Bunu başarabilmek için
birtakım dozimetrik parametrelerin ölçümlerinin yapılması gerekmektedir.
Stereotaktik
tedavi
teknikleri,
konvansiyonel
radyoterapi
tedavi
tekniklerinden daha karmaşıktır (14,25,27) ve zaman alıcıdır (18). Ayrıca sonuçlar,
deneysel kuruluma fazlasıyla bağlıdır. Stereotaktik tedavilerde kullanılan dar foton
demetlerinin dozimetrisi de zor ve oldukça dikkatli tasarlanmalıdır. Işınların dar
boyutları ve dik doz gradiyentleri yüksek uzaysal çözünürlüklü bir dedektör
gerektirir (18). Bu amaçla küçük hacimli iyon odaları, radyografik filmler,
1
termolüminesans dozimetreler, diyotlar, plastik sintilatörler, elmas dedektörler ve
radyokromik filmler kullanılmıştır (7, 10, 11, 12, 13, 14, 18, 19, 20, 22, 23, 25).
Stereotaktik tedavi tekniklerinin dozimetrik parametreleri merkezi eksen
derin doz dağılımı (% derin doz ya da TMR), ışın profilleri ve verim (out-put)
faktörleri (Sc,p ya da doz / MU)’dir.
Bu çalışmanın amacı, kliniğimizde mevcut olan 6 MV foton enerjili lineer
hızlandırıcı tedavi cihazına mini çok yapraklı kolimatörü monte ederek küçük alan
boyutlarına ait verim, yüzde derin doz ve demet profillerini iyon odası, radyografik
film ve termolüminesans dozimetre ile ölçerek değerlendirmektir.
2
2. GENEL BİLGİLER
2.1. Stereotaktik Işınlama
Stereotaktik ışınlama, fonksiyonel düzensizlikler, vasküler lezyonlar, primeri
benign ve malign tümörler, metastatik tümörlerin tedavisinde kullanılır (3).
Stereotaktik tedaviler, küçük hedef hacmin içerisinde yüksek ve homojen doz
dağılımı sağlarken çevredeki normal dokularda hızlı doz düşüşünün elde edilmesine
dayanır (21,27).
Stereotaktik eksternal demet ışınlaması doz fraksiyonasyonuna ilişkin iki
kategoriye ayrılır:
AANS (American Association of Neurological Surgeon), CNS (Congress of
Neurological) ve ASTRO (American Society for Therapeutic Radiology and
Oncology) tarafından onaylanan radyocerrahi tanımı şöyledir: ‘Stereotaktik
Radyocerrahi, bir kesi yapmaya gerek duymaksızın baş ya da omurgada tanımlanmış
hedefi inaktive etmek veya kökten yok etmek için eksternal olarak genellikle
iyonizan radyasyonun kullanıldığı farklı bir disiplindir.’ Hedef, yüksek çözünürlüklü
stereotaktik görüntüleme ile belirlenir. SRS kendine özgü bir şekilde sabit olarak
tutturulmuş bir stereotaktik klavuz cihazı, diğer sabitleme teknolojisi ve/veya
stereotaktik görüntü - klavuz sistemi kullanılarak tek bir fraksiyonda uygulanır. Fakat
sınırlandırılmış fraksiyon sayısı maksimum beş olacak şekilde de uygulanabilir (1).
3
Fraksiyone stereotaktik radyoterapi, stereotaktik radyasyonun toplam dozunun
ayrı zamanlarda verilmesi ile birkaç küçük doza bölünmesi sonucu oluşan bir
yöntemdir. Tedavi, daha küçük günlük dozlarda ardışık günlerde verildiği için
normal dokular korunur. Fraksiyonasyonun ilk avantajı, daha küçük fraksiyone
dozlara çevre normal dokuların artan toleransları sayesinde tümöre verilecek daha
yüksek dozlara izin verilmesidir (1).
Stereotaktik ışınlamanın temel özellikleri:
-Tanımlanmış toplam doz, 10-50 Gy şeklindedir ve planlanan hedefler 1-3.5
cm³ aralığındaki hacimlerden ibarettir.
-Doz vermede pozisyonel ve sayısal doğruluk sırasıyla ± 1mm ve ± %5
şeklindedir.
-Stereotaktik
ışınlama
dozu,
radyoaktif
bir
kaynağın
stereotaktik
implantasyonu (stereotaktik brakiterapi) ya da daha yaygın olarak çeşitli eksternal
demet radyasyon kaynaklarının biri (stereotaktik eksternal ışınlama) sayesinde
verilebilir.
-Teknik açıdan, stereotaktik radyocerrahi ve stereotaktik radyoterapi arasında
gerçekte fark yoktur ve genellikle radyocerrahi terimi her iki tekniği de tanımlamak
için kullanılır.
-Eksternal
radyoterapide
kullanılan
herhangi
bir
radyasyon
demeti,
radyocerrahide de kullanılabilmektedir (cobalt γ ışınları, ortavoltaj X ışınları, proton
ve ağır yüklü parçacık demetleri ve hatta nötron demetleri) (3).
Stereotaktik tedaviler için gerekli donanımlar aşağıdaki gibidir:
-Uygun bir radyasyon kaynağı ve radyocerrahi tedavi tekniği,
4
-Yapıların, lezyonların ve planlanan hedef hacimlerin (PTV) görülmesi,
belirlenmesi ve sınırlanması için görüntüleme donanımı (BT, MR, Dijital
Anjiografi,…),
-PTV’nin doğru yerleşimi ve ışınlanması için belirlenmiş bir koordinat
sistemini tanımlayan stereotaktik bir çerçeve,
-Stereotaktik çerçeve referans sisteminde, hedefin koordinatlarını saptamak
için görüntüleme donanımının ve stereotaktik çerçeve sisteminin birleşiminde
kullanılan hedef lokalizasyon yazılımı,
-Radyolojik tedavi için üç boyutlu doz dağılımını, hastanın anatomik
bilgilerinin üzerine ekleyen ve hesaplayan bir tedavi planlama sistemi (TPS)
gereklidir (3).
2.2. Lineer Hızlandırıcılar
Lineer hızlandırıcılar, doğrusal bir tüp sayesinde elektronlar gibi yüksek enerji
yüklü parçacıkları hızlandırmak için yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalardan
yararlanan cihazlardır. Yüksek enerjili elektron demetinin kendisi yüzeysel
tümörlerin tedavisi için kullanılabilirken, bir hedefe çarptırılmaları sonucu elde
edilen yüksek enerjili X ışınları ile derin yerleşimli tümörlerin tedavisinde de
kullanılabilmektedir. Çalışma prensibi basitçe şu şekilde özetlenebilir: Modülatör
olarak adlandırılan birim, bir doğru akım (DC) güç kaynağı tarafından beslenir ve
yüksek voltaj sinyalleri oluşturur. Sinyaller eş zamanlı olarak elektron tabancasına da
verilir (4).
5
Şekil 2.1. Temel bileşimlerini ve yardımcı sistemlerini gösteren bir medikal lineer
hızlandırıcının blok şekli (4).
Magnetron
veya
mikrodalgalar,
klystron
hızlandırıcı
denilen
tüp
dalga
içine
üreticileri
gönderilir.
tarafından
Her
sinyal
oluşturulan
içerisindeki
mikrodalgaların frekansı 3000 MHz’dir ve elektron tabancası ile üretilen elektronlar
da hızlandırıcı içerisine enjekte edilir.
6
Şekil 2.2. Gantrinin iç yapısı ( A: X ışını tedavisi, B: Elektron tedavisi ) (4).
Elektronlar, yaklaşık 50 keV’lik enerjiyle hızlandırıcı yapı içine enjekte
edildiklerinde mikrodalgaların elektromanyetik alanlarıyla etkilenirler. Elektronlar,
tıpkı bir sörfçüye benzer hızlanma işlemiyle sinüzoidal elektrik alanından enerji
kazanırlar.
Yüksek
enerji
elektronları,
hızlandırıcı
yapının
çıkış
penceresinden
çıktıklarında yaklaşık 3 mm çaplı bir kalem ışın şeklindedirler. Rölatif olarak kısa
hızlandırıcı tüpe sahip düşük enerjili lineer hızlandırıcılarda (6 MV ve daha düşük)
elektronların, X ışın üretimi için düz olarak ilerlemesi sağlanır. Yüksek enerjili lineer
hızlandırıcılarda ise hızlandırıcı yapı çok uzundur ve yatay bir şekilde veya yatay bir
açıyla yerleştirilmiştir. Elektronlar hızlandırıcı yapı ve hedef arasında (genellikle 90°
ve 270°) uygun bir açı boyunca eğilirler. Elektron demetinin tam eğimi, saptırıcı
mıknatıslar, odaklama bobinleri ve diğer bileşimlerin bir araya gelmesi ışın taşıma
7
sistemi tarafından gerçekleştirilir. İstenilen ışının oluşturulması ve dışarıya
ulaştırılması aşamasında magnetron, klystron, tedavi başlığı, hedef düzleştirici filtre,
ışın kolimasyonu ve denetimini sağlayan bölümler önem arz etmektedir. Işının en
son dışarıya çıktığı kısım olan gantri lineer hızlandırıcıların radyasyon kaynağını
yatay bir eksende döndürme avantajını sağlayan parçasıdır. Gantri dönerken
kolimatör ekseni ışın merkezi ekseniyle uyuşacak şekilde dikey eksende hareket
eder. Kolimatör ekseniyle gantri ekseninin kesişim noktası eşmerkez olarak
adlandırılır ve tedavi için çok önemli bir anlam ifade eder (4).
2.2.1. Lineer Hızlandırıcı Tabanlı Radyocerrahi ( X Ray Knife )
Radyocerrahi terimi, ilk kez 1950’lerin başlarında İsveçli beyin cerrahı
Leksell tarafından ileri sürülmüştür. Önceleri intrakranyal hedefe yüksek radyasyon
dozunu tek fraksiyonda vermek için 200 kVp’lik X ışınları kullanılmıştır. Ortavoltaj
X ışınlarına dayalı radyocerrahi 1950’li yılların sonunda bırakılmıştır fakat beyin
ışınlama fikri, daha uygun radyasyon demetlerine örneğin; odaklanmış Cobalt-60
(Co-60) gama ışınlarına ve son yıllarda megavoltaj X ışınlarına geçmiştir.
Lineer hızlandırıcılar, 1974 yılında Larsson tarafından radyocerrahi için
uygulanabilir radyasyon kaynakları olarak ileri sürülmüştür. 1984’te Betti ve
Derechinsky çok sayıda birbirini görmeyen ark ışınlarının tedavi tekniğine dayalı
lineer hızlandırıcıların klinik uygulamaları üzerine gelişme kaydetmişlerdir (3).
Günümüzde stereotaktik eksternal ışınlamada ağır yüklü parçacık ışınları
(helyum, neon, proton), bir dizi Co-60 kaynağının yerleştirilmesinden yayımlanan
gama radyasyonu (Gamma Knife) ve lineer hızlandırıcılarla üretilen yüksek foton
enerjisi (4-10 MV) kullanılmaktadır (3,16,17). Bunların en yaygın olarak kullanılanı
8
lineer hızlandırıcılarla elde edilen X ışınlarıdır. Gamma Knife ve X Ray Knife
arasında klinik olarak önemli ölçüde farklılık yoktur (4).
Lineer hızlandırıcı tabanlı radyocerrahi için mekaniksel ve elektriksel
dayanıklılığı değiştirilmiş standart bir lineer hızlandırıcı kullanılır. Değişimler
oldukça basittir. İlave kolimasyon ya küçük çaplı dairesel radyocerrahi ışınlarını
tanımlamak için bir kolimatör seti şeklinde ya da küçük düzensiz alanları tanımlamak
için bir mikro çok yapraklı kolimatör şeklindedir. Tedavi boyunca stereotaktik
çerçeveyi sabitlemek için masa ya da yer destekleri kullanılır (3).
Stereotaktik tedavide dairesel olarak elde edilen bir doz dağılımı, çeşitli
parametrelerin ustalıkla kullanılması ile lezyona daha benzer olması için
biçimlendirilebilir:
-Dairesel alanın seçici bir şekilde bloklanması,
-Çok yapraklı kolimatörle dinamik bir şekilde ışın-göz açıklığının
şekillenmesi,
-Birden fazla eşmerkezin kullanılması,
-Durağan demetler ile ark yapan demetlerin birleştirilmesi.
Bu parametrelerin bazıları tedavi planlama yazılımı ile otomatik olarak
gerçekleştirilir.
Radyocerrahi tekniklerine dayalı eşmerkezsel lineer hızlandırıcılar, bugün
itibariyle üç kategoriye ayrılır: Çok sayıda birbirini görmeyen ışın arkları, dinamik
stereotaktik radyocerrahi ve konik rotasyon. Her teknik, gantrinin rotasyonel
hareketlerinin özel bir durumu sayesinde karakterize edilir. Çok sayıda birbirini
görmeyen ışın arkları tekniğinde; gantri verilen bir ark boyunca hareketliyken, hasta
tedavi masası üzerinde sabittir. Dinamik stereotaktik radyocerrahi tekniğinde ise hem
9
gantri hem de hasta doz verilmesi sırasında eş zamanlı olarak döner. Konik
rotasyonda, gantri doz verildiği sırada hareketsizken tedavi masası döner (3).
2.2.2. Mini Çok Yapraklı Kolimatör
Lineer hızlandırıcılara monte edilen mikro veya mini çok yapraklı
kolimatörler sayesinde gelişmiş radyasyon tedavileri için doğru ve hassas
şekillendirme sağlanır. Üç boyutlu Konformal, Yoğunluk Ayarlı Radyoterapi
(YART) ve Stereotaktik tedaviler gibi gelişmiş radyoterapi teknikleri için tercih
edilmektedir (29).
2.2.3. Stereotaktik Çerçeve
SRS’nin gerçekleştirilebilmesi için hasta sabitlemesini sağlayan temelde iki
tür stereotaktik çerçeve sistemi vardır. Hastanın kafatasına yerleştirilmiş çerçeve ya
zemine ya da masaya tutturulur (4). Stereotaktik sistemler, stereotaktik koordinatların
beyin koordinatlarına aktarılması için BT ve MRG’nin kullanılmaya başlanmasından
yakın bir zaman sonra geliştirilmiştir. Bu sistemler, vidalar kullanılarak hastanın
başına sıkı bir şekilde tutturulan stereotaktik bir çerçeve üzerine yapılandırılmış
invaziv sistemlerdir. Hasta genelde BT ya da MR tarayıcısının masasına stereotaktik
çerçeve sayesinde sabitlenir (8). Bu görüntüleme sistemleri ve stereotaktik çerçeve
ile hedefin üç boyutlu koordinatları elde edilir.
10
2.3. Dozimetri
Küçük X ışınlarının dozimetrisi iki faktörün etkisiyle güçleşmektedir.
Bunların ilki kullanılan dedektör ve alan boyutu arasındaki ilişki ve ikincisi lateral
yüklü parçacıklardaki dengesizliktir. Konvansiyonel alanlara ilişkin oluşan tipik SRS
penumbrasındaki geniş doz gradientleri daha yüksek uzaysal çözünürlüklü dozimetri
tekniklerini gerektirir (5).
Küçük radyasyon alanlarının dozimetrik planlaması, geniş alanlara göre daha
kritiktir. Hastadaki herhangi bir radyasyon alan boyutunun kenarındaki absorbe doz,
primer radyasyonun saçılması ve ikincil radyasyonun tüm yönlere yönelimi sebebiyle
kaynak / kolimatör geometrisiyle tanımlanandan farklılık gösterir. Sonraki etki
olarak hasta içindeki alan kenarında lateral bir elektronik dengesizlik meydana gelir.
Elektronik dengenin hem hasta giriş yüzeyi yakınında olmama sebebi hem de hasta
içindeki alan kenarında kaybolma sebebi aynı şekilde gerçekleşir. Ayrıca alan
kenarındaki profilin boyutları, yüzeydeki elektronik dengeyi oluşturmak için gerekli
olan mesafe yani maksimum doz noktası ile karşılaştırılır (7).
Küçük radyasyon alanları kullanıldığında absorbe dozun lateral profili fizikçi
için bir sorun haline gelir. Eğer küçük bir alan için dozimetrik ölçümler zayıf uzaysal
çözünürlük ile yapılırsa sonuçta hacim ortalaması sebebiyle doğru değerden daha
düşük bir doz elde edilir. Bu durum, hastanın tedavisinin yanlış olmasına sebep
olabilecek ciddi bir hatadır (7,9).
Küçük alan foton tedavisinde dozimetrelerin yüksek uzaysal çözünürlüğe
sahip olmasına dikkat edilmelidir. Dozimetre boyutunun ortalama hacmi ile lateral
elektronik belirsizliklerin varlığı ve ortaya çıkan belirsizlikler en aza inerken;
dedektörün duyarlı hacmi, dağılımın keskin düşüş bölgesi üzerindeki dozu
11
kaydetmesi açısından yeteri kadar küçük olmalıdır. Ayrıca, dozimetre tek bir
noktadaki dozdan çok doz dağılımının uzaysal bir haritasını ve konformal
dağılımların doğruluğunu sağlamalıdır (15).
2.3.1. Dozimetreler
Dar foton demetlerinin dozimetrisini değerlendirmek için ölçümler iyon
odası, termolüminesans dozimetre ve film ile yapılabilir.
2.3.1.1. İyon Odası
İyon
odaları,
radyoterapide
radyasyon
dozunu
belirlemek
için
kullanılmaktadır. Referans ışınlama koşullarında doz belirleme ışın kalibrasyonu
şeklinde de isimlendirilir. İyon odaları ihtiyaca göre çeşitli şekil ve boyutlardadır.
Genel özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:
-Bir iyon odası, temel olarak dış iletken duvarla çevrelenmiş ve içi gaz ile
doldurulmuştur. Ayrıca merkezi bir elektroda sahiptir. İyon odasına bir voltaj
uygulandığında duvar ve merkez elektrot, sızıntı akımı azaltmak için yüksek kalitede
bir yalıtkan ile ayrılmıştır.
-Koruyucu elektrot, genellikle sızıntıyı daha da azaltmak için iyon odası
içinde bulunur. Koruyucu elektrot, sızıntı akımı durdurur ve merkez elektrodu
geçerek topraklanmasına izin verir.
12
-Açık hava iyon odalarıyla ölçümler, çevredeki sıcaklık ve basınçla değişen
iyon odası içindeki havanın yoğunluğundaki değişimi hesaplamak için sıcaklık ve
basınç düzeltmesi gerektirir (3).
2.3.1.2. Film Dozimetre
Radyografik X ışını filmi, radyoterapide önemli yer tutar. Bir radyasyon
dedektörü ve rölatif bir dozimetre olarak kullanılmaktadır.
Işınlanmamış bir X ışını filmi, merkezin her iki tarafı veya tek tarafı
radyasyona duyarlı bir emülsiyonla (AgBr) kaplanmıştır.
-AgBr parçacıklarının iyonizasyonu radyasyon etkileşimlerinin bir sonucu
olarak filmde gizli bir görüntü oluşturur.
-Işık geçirme, dansitometre olarak adlandırılan cihazlarla optik yoğunluk
(OD) açısından ölçülebilir.
-Film, iki boyutlu mükemmel bir uzaysal çözünürlük verir ve tek bir
ışınlamada aradaki objelerin radyasyon girginliği ya da ilgili bölgedeki radyasyonun
uzaysal çözünürlüğü hakkında bilgi sağlar.
-Filmin uygun doz aralığı sınırlıdır ve enerji bağımlılığı daha düşük enerjili
fotonlar için söylenebilir. Filmin doz cevabı, kontrolü zor olan çeşitli parametrelere
dayanmaktadır.
-Esasen film, dozimetre olarak kullanılır fakat doğru kalibrasyon ve analiz
filmi doz hesabı için de kullanılabilir.
-Filmin çeşitli tipleri radyoterapi için uygundur. Örneğin; alan boyutu
doğruluğu için direk ışınlama filmleri, simülatörler için kullanılan fosfor ekran
filmleri ve portal görüntülemede kullanılan metalik ekran filmleri.
13
-Işınlanmamış film, sis yoğunluğu olarak adlandırılan arka plan optik
yoğunluğu ortaya koyar. Işınlanma nedeniyle yoğunluk (net optik yoğunluk) sis
yoğunluğunun çıkarılması ile ölçülen yoğunluktan bulunabilir.
-Optik yoğunluk okuyucuları, film dansitometreleri, lazer dansitomereleri ve
otomatik film tarayıcıları içerir.
İdeal olarak; doz ve optik yoğunluk arasındaki ilişki lineer olmalıdır fakat her
zaman bu şekilde değildir. Bazı emülsiyonlar lineerdir, bazıları sınırlı doz aralığı için
lineerdir, bazıları ise lineer değildir. Sensitometrik eğri olarak bilinen doz-optik
yoğunluk eğrisi dozimetri çalışması için kullanılmadan önce her film için
yapılmalıdır (3).
Grafik 2.1. Bir film dozimetrenin doz-optik yoğunluk eğrisi
14
2.3.1.3. Termolüminesans Dozimetre (TLD)
Termolüminesans, ısıtılan malzemenin optik bölgede ışıma yapmasıdır. Atom
seviyesinde bir TLD düzenli bir kristal yapıdadır. Bu kristal yapı içerisinde yapı
bozuklukları ya da yabancı atomlar bulunabilir ve bunlar kristalin iyonizan
radyasyon gibi güçlü bir enerji ile uyarılması sonucu valans bandından kopan veya
iletkenlik bandından valans bandına dönen elektronlara tuzak oluşturur. Böylece
radyasyon ile kristale aktarılan enerjinin bir kısmı kristalde depolanmış olur.
Depolanan bu enerji gelen radyasyonun şiddeti ile orantılıdır. Tuzaklara yakalanan
elektronlar termal enerji ile serbest kalıncaya dek konumlarını korurlar. Isıtılma
sonucu elektronlar temel durumlarına veya valans bandına dönünce görünür bölgede
ışık salınımı yaparlar. Kristalin yaptığı toplam ışımanın şiddeti tuzaklarda depolanan
enerji ile dolayısıyla kristale gelen radyasyon dozuyla orantılıdır. Dozimetre
tarafından absorplanan dozu okumak için TLD, TLD okuyucusunda 300 °C’ ye
kadar ısıtılır. TLD okuyucusunda ışık, bir foto çoğaltıcı tüp tarafından ölçülür (6).
Termolüminesans dozimetreler (TLD), radyasyon ölçümü için medikal
uygulamalarda oldukça yaygın kullanılmaktadır. Cilt dozu ve radyasyon alan
kenarlarındaki doz ölçümlerinde kullanışlıdır (6).
15
Tablo 2.1. Medikal uygulamalar için TLD' nin kullanım avantajları ve dezavantajları
Avantajları
Dezavantajları
*Küçük fiziksel boyut (nokta dedektör)
Küçük fiziksel boyut (kullanım zorluğu)
*Doku eş değeri (en azından bazı materyaller
için)
*Entegre doz ölçümü
Mutlak dozimetreye izin vermemesi
Okumanın daha sonra yapılması
*Ölçüm sırasında kablo veya elektrik
gerektirmemesi
Güvenirliğe ilişkin sorunlar
*Yüksek duyarlılık (geniş dozimetrik aralık)
Doğruluğa ilişkin sorunlar
Tekrar kullanılabilirliği
Gerekli okuma gereçlerin pahalı olması
*Çeşitli fiziksel formda olması
Çok sayıda form ve materyal bulunması
(özel bir uygulama için uygun tekniği
bulmayı karmaşık ve güç hale getirmesi)
*Çok sayıda farklı materyal seçimi
Çoğunlukla sıcaklık ve basınç gibi çevresel
koşullardan etkilenmemesi
Işıma eğrisi, radyasyon kalitesi üzerine
hassasiyeti arttırmak veya bilgi elde etmek için
kullanışlı olabilecek ek bilgi sağlar.
Dedektörde sürekli doz kaydının olmaması
(Yukarıdaki tablo genellemedir. “ * “ ile belirtilen özellikler farklı termolüminesans
materyalleri için farklılık gösterebilir) (26).
Medikal uygulamalarda sıkça tercih edilen TLD-100 olarak adlandırılan
lityum-florür (LiF) etkin atom numarası ile dokuya eşdeğerdir. Dokunun etkin atom
numarası 7.42 iken TLD-100’ ün ise 8.14’ tür. TLD-100’ ün ışıma eğrisinde 5
16
karakteristik pik görülür. Bunlardan en uzun yarı ömre sahip 195 ºC’ de olan
dozimetrik piktir ve radyasyon dozuyla ilgili bilgi verir. Diğer piklerin yarı
ömürlerinin düşük olası nedeniyle kullanılmamaktadır. TLD-100’lerin diğer TLD
çeşitlerine göre enerji bağımlılıklarının az, hassasiyetlerinin yüksek ve sinyal gürültü
oranının düşük olması bu TLD’ nin tercih sebebidir. Dokuya eşdeğer oluşu, enerjiye
bağımlılığının olmaması sayesinde % 2-3 doğrulukla çalışılmasını sağlar.
2.3.2. Dozimetrik Ölçümler
SRS dozimetrisi verim
faktörleri (Sc,p
ya da doz/MU), merkezi eksen
derinlik dağılımı (% derin doz ya da TMR) ve demet profillerini içerir.
2.3.2.1. Verim ( Out-put ) Faktörleri
Genellikle verim faktörü olarak isimlendirilen kolimatör saçılma faktörü (Sc),
verilen bir alan için havadaki verim değerinin, referans alanın (10x10 cm2) verim
değerine oranıdır. Cihaza bağlı bir parametredir. Kullanılan SSD ve ölçüm
derinliğinden bağımsızdır. Sadece SAD’ de alan ölçümlerine bağlıdır.
D(d,r)
Sc = ───────
D(d,ref)
D(d,r): Verilen alan için verim değeri; D(d,ref) : 10x10 cm2 alan için verim değeri
17
Bir lineer hızlandırıcı veya Co-60 cihazı için maksimum dozun elde edildiği
derinlikteki (dmax) radyasyon verimi, alan boyutundaki artışla artar. Verimdeki bu
artış dmax’ taki her alan boyutu için ölçülebilir (3).
Şekil 2.4. Alan boyutuna karşı belirlenen verim faktörü için (A) hava; (B) fantomla
ölçüm geometrisi (4).
Sp fantomda saçılma ve absorpsiyona bağlı olarak dozdaki değişimle ilgilidir.
Fantomda verilen alanda bir referans derinlikte doz hızının aynı derinlik için referans
alan boyutundaki (10x10 cm²) doz hızına oranıdır. Sp, SSD’de belirlenen alan
18
boyutuna ve derinliğe bağlıdır. Sp doğrudan belirlenemez. Sc ve toplam saçılma
verim faktörü Sc,p ile belirlenir.
Verilen alanın dref ‘ teki doz hızı
Sc,p =
10x10 cm² alanda dref ‘ teki doz hızı
Sc,p = Sc x Sp
Küçük alanlar için verim faktörlerinde, alan boyutuna ilişkin dedektör boyutu
önemli bir parametredir. 12.5 mm ve daha büyük çaplı alanların 3.5 mm çaplı
silindirik ya da paralel plan iyon odasıyla
%0.5’lik doğruluk içinde verim
faktörlerinin ölçülebileceği gösterilmiştir.
Çok küçük alanlar için (10 mm çapında veya daha küçük); film, TLD ya da
diyotlar profil, derin doz ve verim faktörü ölçümleri için en uygun dedektörlerdir.
Küçük boyutları sebebiyle bu sistemler, böyle ölçümlerde çok büyük önem taşıyan
yüksek uzaysal çözünürlüğü sağlar. Ayrıca, bunlar iyon odası dozimetrisi (3-5 cm
çaplı) için yeterli büyüklükte bir alan boyutu kullanılan iyon odalarına karşı tam
anlamıyla kalibre edilebilirler (4).
2.3.2.2. Yüzde Derin Doz Dağılımı
Işın demeti hasta veya fantom üzerine gönderildiğinde hastadaki absorbe doz
derinlikle değişiklik gösterir. Bu değişim demet enerjisi, derinlik, alan boyutu,
kaynaktan uzaklık ve ışın kolimasyon sistemi gibi pek çok koşulla ilişkilidir. Böylece
19
hastadaki dozun hesabı yüzde derin doz dağılımını etkileyen bu parametrelere
bağlıdır. Merkezi eksen doz dağılımını tanımlamanın bir yolu, referans bir
derinlikteki doza ilişkin derinlik için normalizasyon yapmaktır (4).
Şekil 2.5. Yüzde Derin Doz Geometrisi (3)
Yüzde derin doz, demetin merkezi ekseni boyunca suda veya suya eşdeğer bir
ortamda herhangi bir d derinliğindeki absorbe dozun referans bir do derinliğindeki
absorbe doza yüzde oranı şeklinde tanımlanır (4). Yüksek enerjili X ışınları için
referans derinlik, maksimum absorbe dozun elde edildiği derinlik olarak alınır.
Yüzde Derin Doz (P) ;
Dd
P = ──── x 100
Ddo
20
Küçük bir alanda merkezi eksen derin dozun ölçümü, demet profilinin
merkezi üniform bölge içinde bulunması için dedektör boyutunun yeterince küçük
olmasını gerektirir. Özellikle 4x4 cm² ve daha küçük iyonizasyon alan boyutları için
lateral elektron denge eksikliği ve penubral etkiler iyon odasının boyutu açısından
dozu önemli ölçüde değiştirmektedir (4). 12.5 mm ya da daha büyük çaplı alan
boyutları açısından 3 mm’yi aşmayan bir çapa sahip paralel plan iyon odasıyla
merkezi eksen derin dozun doğru bir şekilde ölçülebildiği ispatlanmıştır. Daha küçük
çaplı iyon odaları, daha küçük olan boyutları için gerekmektedir.
Film ya da diyotlar özellikle çok küçük alan boyutları için merkezi eksen
derin doz dağılımlarında da kullanılabilmektedir. Daha düşük enerjili saçılan
fotonların katkısı derinlikle arttığı için film ve diyotların enerji bağımlılığı hesaba
dahil edilmelidir. Deriliğe bağlı düzeltme faktörleri, daha büyük (30-50 mm çaplı)
alanları kullanarak iyon odası eğrileriyle film ya da diyot eğrilerinin kıyaslanmasıyla
saptanabilir. TMR’ ler yüzde derin doz değerlerinden hesaplanabilir (4).
2.3.2.3. Demet Profilleri
Belirli bir derinlikteki çapraz alan doz değişiminin ölçülmesiyle elde edilen
huzme, demet profili olarak adlandırılır. Alan boyutu, referans derinlikte %50 izodoz
çizgileri arasındaki lateral uzaklık olarak tanımlanır. Alan boyunca doz değişimi
huzmenin merkezi eksenine dik düzlemde izodoz eğrilerini çizmekle de elde
edilebilir (4).
21
Grafik 2.2. Bir lineer hızlandırıcının demet profil örneği
Demet profillerinin doğruluğu üzerine dedektör hacminin etkisi çeşitli
araştırmacılar tarafından incelenmiştir. 3.5 mm çapa sahip bir dedektörde; 12.5–30
mm çap aralığındaki dairesel alanların demet profillerinin 1mm içinde doğru olarak
ölçülebildiği ifade edilmektedir. Çapraz demet profilleri rölatif doz ölçümü (dozlar
merkez eksen değerine normalize edilir) ile ilgili olduğundan ve küçük alan ortasında
foton enerji spektrumu içinde az yük olduğundan diyotlar ve film ideal
dedektörlerdir.
Çeşitli derinliklerdeki demet profilleri, su fantomu içerisinde diyot veya iyon
odasıyla ölçülebildiği gibi aynı yoğunlukta bir fantomun (polystyrene ya da katı - su)
katları arasında merkezi eksene paralel olarak sıkıştırılmış bir filmle de (Kodak XOmat V veya Kodak EDR) ölçülebilir (4).
22
3. GEREÇ VE YÖNTEMLER
Bu çalışma Ekim 2006 - Temmuz 2008 tarihleri arasında Ege Üniversitesi Tıp
Fakültesi Hastanesi Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı’nda gerçekleştirilmiştir.
3.1. Yüksek Enerjili Lineer Hızlandırıcı
Çalışmada Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi Hastanesi Radyasyon Onkolojisi
Anabilim Dalı’ nda bulunan Elekta marka, Precise model lineer hızlandırıcı
kullanılmıştır (Resim 3.1).
Resim 3.1. Çalışmada kullanılan lineer hızlandırıcı
23
Cihazda 4-6-10 MV’ luk foton ve 4-12-15 MeV’ luk elektron enerjileri
mevcuttur. Çalışmada yapılan tüm ölçümler, beyin tümörlerinin stereotaktik
tedavisine uygun olan 6 MV’ luk foton enerjisiyle gerçekleştirilmiştir ve ölçümler
öncesi cihazın mekanik ve dozimetrik kalibrasyonu yapılmıştır.
3.2. Mini Çok Yapraklı Kolimatör
Çalışmada
stereotaktik
alanları
oluşturabilmek
için
Siemens
marka
Moduleaf™ Mini Multileaf Colimator (Mini Çok Yapraklı Kolimatör) kullanılmıştır
(Resim 3.2).
Resim 3.2. Çalışmada kullanılan mini çok yapraklı kolimatör
24
Resim 3.3. Lineer hızlandırıcı tabanlı stereotaktik ışınlama sistemi
Bu kolimatör, 80 adet yaprağa sahiptir. İzosentrda yaprak kalınlığı 2.5 mm’ dir ve
eşmerkezde maksimum 10x12 cm²’ lik alan boyutu oluşturmaktadır (29).
3.3. Fantom
Çalışmada Scanditronix Wellhöfer marka I’mRT fantomunun baş boyun küpü
ve aksesuarları kullanılmıştır (Resim 4). Bu fantom esasen yoğunluk ayarlı
radyasyon alanlarıyla sağlanan üç boyutlu doz dağılımlarının dozimetrik doğruluğu
için tasarlanmıştır (2). Ancak kliniğimizce stereotaktik tedavi tekniğinin bazı
dozimetrik ölçümleri açısından da uygun olduğu düşünülmüştür.
25
Resim 3.4. Çalışmada kullanılan I’mRT fantomunun baş boyun küpü
Fantomda çeşitli dozimetrelerin kullanımı mümkündür. Radyografik veya
radyokromik filmler, iyon odaları, diyotlar ve termolüminesans dedektörlerle ölçüm
yapılabilmektedir (Resim 3.5) (2).
Gerçeğe yakın bir ölçümü sağlamak için fantom suya eşdeğer polystrene bir
madde olan RW3’ den yapılmıştır. (2).
26
Resim 3.5. Çalışmada kullanılan baş boyun küpünün termolüminesans dozimetre
plakası, CC01 iyon odası yuvası, CC01 iyon odası ve Kodak EDR 2 radyografik
film.
3.4. Dozimetreler
Tüm dozimetrik ölçümler, iyon odası, film dozimetre ve termolüminesans
dozimetre (TLD) ile gerçekleştirilmiştir.
3.4.1. İyon Odası
Çalışmada Scanditronix Wellhöfer marka CC01 TNC / 5350 model iyon
odası kullanılmıştır. Aktif hacmi 0.01 cm³, iç yarıçapı 1 mm ve duyarlılığı 317 Gy /
Cx107’ dir (28).
27
Resim 3.6. Çalışmada kullanılan iyon odası
İyon odasıyla yapılan ölçüleri alabilmek için Scanditronix Wellhöfer Dose1 marka
elektrometre kullanılmıştır.
Resim 3.7. Çalışmada kullanılan elektrometre
28
3.4.2. Film Dozimetre
Film dozimetre olarak Kodak EDR 2 kullanılmıştır. Ölçümler sonrası filmler
Vidar VXR - 16 marka bilgisayarlı film dansitometre okuyucusuyla okunmuştur.
3.4.3. Termolüminesans Dozimetre
1mm x 1mm x 6mm ebatlı LiF’ ler kullanılmıştır. TLD ölçüm değerleri
Thermo Harshaw marka TLD okuyucusu ile alınmıştır.
3.5. Dozimetrik Ölçümler
3.5.1. Verim (Out-put) Faktörü (doz/MU)
Mini çok yapraklı kolimatör lineer hızlandırıcıya monte edildikten sonra
I’mRT fantomunun baş boyun küpünde kaynak fantom yüzeyi mesafesi (SSD) 92 cm
olarak ayarlandı. İntracranial stereotaktik tedavilerde yaklaşık olarak tedavi
derinliğinin (d) 8 cm olmasından dolayı SSD’ nin 92 cm olmasına karar verildi.
Ölçümler iyon odası ve filmler için eşmerkezde 0.5x0.5 cm²’ den 10x10 cm²’
ye kadar TLD’ ler için ise 1x1 cm²’den 10x10 cm²’ ye kadar olan alan boyutları için
yapıldı. İyon odası ile yapılan ölçümler üçer defa, TLD ile alınan ölçümler ikişer
defa tekrarlanmıştır. Her dozimetre için alınan ölçümler, 10x10 cm²’ lik alan için
alınan ölçümlere normalize edildi.
29
(a)
(b)
30
(c)
Resim 3.8. Verim faktörlerinin ölçüm düzeneği (a) iyon odası ; (b) film (c) TLD
plakası (SSD = 92 cm, d = 8 cm, alan eşmerkezde 4x4 cm²)
3.5.2. Yüzde Derin Doz Dağılımı
I’mRT fantomunun baş boyun küpü üzerinde SSD, 92 cm ve eşmerkezde
alanlar 1x1, 2x2, 4x4, 6x6 cm² olacak şekilde ayarlandı. İyon odası ölçümlerinde
dozimetrenin yeri, her derinlik için değiştirildi ve ölçümler 14 farklı derinlikte
gerçekleştirildi. Film, demet eksenine dik olacak şekilde yerleştirildi. TLD
ölçümlerinde ise TLD plakası fantom içerisine dik konumda yerleştirilerek derinliğe
31
bağlı dozlar elde edildi. İyon odası ile yapılan ölçümler üçer defa, TLD ile yapılan
ölçümler ikişer defa tekrarlanmıştır.
(a)
32
(b)
Resim 3.9. Derin – Doz Dağılımlarının ölçüm düzeneği (a) film; (b) TLD plakası
(SSD = 92 cm, alan eşmerkezde 4x4 cm²).
3.5.3. Demet Profilleri
Demet profilleri SSD 95 cm, derinlik 5 cm ve eşmerkezde 2x2 cm², 4x4 cm²
ve 6x6 cm²’ lik alanlar için alındı. İyon odası ölçümlerinde iyon odasının yeri sabit
tutuldu ve tedavi masası 0.5 cm’ lik adımlarla hareket ettirilerek ölçümler yapıldı.
TLD’ ler plaka içerisinde 1 cm aralıklarla yerleştirilerek ölçümler alındı. Filmler ve
TLD plakası fantom içine yatay konumda yerleştirildi. Alınan ölçümler demetin
merkezinde % 100’ e normalize edildi.
33
(a)
(b)
Resim 3.10. Demet profillerinin ölçüm düzeneği (a) film; (b) TLD plakası
(SSD = 95 cm, d = 5 cm, alan eşmerkezde 4x4 cm²)
34
4. BULGULAR
Lineer hızlandırıcı tabanlı stereotaktik ışınlama sistemimizde 6 MV foton
enerjisine ait dozimetrik parametrelerin değerlendirilmesi için yapılan ölçümlerden
elde edilen verim faktörleri, derin doz değerleri için tablolar ve grafikler
oluşturulmuş, demet profilleri için grafikler çizdirilmiştir.
4.1. Verim Faktörü Ölçümlerinde Elde Edilen Veriler
Verim Faktörü
Alan
Boyutu
(cm²)
Dozimetre Cinsi
İyon
Odası
Film
TLD
0,5
0,422
0,487
*
1
0,682
0,690
0,696
2
0,817
0,819
0,810
3
0,874
0,864
0,867
4
0,908
0,898
0,895
5
0,933
0,926
0,916
6
0,945
0,939
0,937
7
0,952
0,958
0,950
8
0,973
0,976
0,973
9
0,988
0,991
0,987
10
1,000
1,000
1,000
Tablo 4.1. Üç farklı dozimetre ile elde edilen verim faktörleri ( “ * “ ile belirtilen
bölmeler için ölçüm yapılmamıştır).
35
Farklı dozimetrelerle elde edilen verim faktörü değerleri için Tablo 4.1
oluşturulmuştur. Bu değerlerin grafik üzerindeki gösterimi Grafik 4.1 ile verilmiştir.
Rölatif Verim Faktörü
1,200
1,000
0,800
0,600
0,400
0,200
0,000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Kenar uzunluğu (cm)
Grafik 4.1. 6 MV enerjili fotonlar için SSD = 92 cm ve d = 8 cm iken eşmerkezsel
olarak elde edilen verim faktörleri grafiği
( –●–İyon Odası, –▲– Film, –♦– TLD).
36
İyon odası ile diğer dozimetrelerin yüzde olarak farkları Tablo 4.2’ de görülmektedir.
Verim Faktörü
Verim Faktörü
Film
Fark
(%)
Alan
Boyutu
(cm²)
İyon
Odası
TLD
Fark
(%)
0,422
0,487
15,4
0,5
0,422
*
*
1
0,682
0,690
1,2
1
0,682
0,696
2,1
2
0,817
0,819
0,2
2
0,817
0,810
0,9
0,874
0,867
0,8
Alan
Boyutu
(cm²)
İyon
Odası
0,5
3
0,874
0,864
1,1
3
4
0,908
0,898
1,1
4
0,908
0,895
1,4
5
0,933
0,926
0,8
5
0,933
0,916
1,8
6
0,945
0,939
0,6
6
0,945
0,937
0,9
7
0,952
0,958
0,6
7
0,952
0,950
0,2
8
0,973
0,976
0,3
8
0,973
0,973
0,0
9
0,988
0,991
0,3
9
0,988
0,987
0,1
10
1,000
1,000
0,0
10
1,000
1,000
0,0
(b)
(a)
Tablo 4.2. Verim faktörlerinde (a) iyon odası ile film arasındaki fark (b) iyon odası
ile TLD arasındaki fark.
İyon odası ve film ile elde edilen verim değerlerinin kıyasladığı Tablo 4.2 (a)’
da 0.5 cm² alan için iki dozimetre arasında % 15.4 ‘lük fark olduğu dikkat
çekmektedir.
37
4.2. Yüzde Derin Doz Ölçümlerinde Elde Edilen Veriler
Derin doz dağılımını dozimetre cinsine göre kıyaslamak amacıyla eşmerkezde
1x1, 2x2, 4x4 ve 6x6 cm²’ lik alanlarda SSD’ nin 92 cm olduğu durum için % derin
doz ölçümleri alındı. Ölçüm sonuçlarının normalize edilmiş değerleri kullanılarak
farklı dedektör türleri için değişimler Grafik 4.2, Grafik 4.3, Grafik 4.4 ve Grafik
4.5’ te görülmektedir.
1,600
Normalize %DD
1,400
1,200
1,000
0,800
0,600
0,400
0,200
0,000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Derinlik (cm)
Grafik 4.2. 6 MV foton enerjisi için alan eşmerkezde 1x1 cm² (SSD = 92 cm) iken
farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen % derin doz grafiği (● İyon Odası, — Film,
■ TLD)
38
Yüzde derin doz değerlerinin ölçüldüğü her alan için iyon odası ile film
dozimetre ve TLD arasındaki yüzde farklar hesaplanarak Tablo 4.3, Tablo 4.4, Tablo
4.5 ve Tablo 4.6 da verilmiştir.
1x1 cm²
1x1 cm²
% Derin Doz
% Derin Doz
Derinlik İyon
(cm)
Odası
TLD
Fark
(%)
1,479
1,467
0,8
2
1,480
1,473
0,5
0,6
3
1,398
1,383
1,1
1,325
1,1
4
1,310
1,293
1,3
1,230
1,245
1,2
5
1,230
1,214
1,3
6
1,149
1,165
1,4
6
1,149
1,130
1,6
7
1,079
1,084
0,5
7
1,079
1,073
0,5
8
1,000
1,000
0,0
8
1,000
1,000
0,0
9
0,945
0,945
0,0
9
0,945
0,945
0,0
10
0,880
0,883
0,3
10
0,880
0,889
1,0
12
0,779
0,759
2,6
12
0,779
0,778
0,1
14
0,637
0,632
0,8
14
0,637
0,653
2,5
Derinlik
(cm)
İyon
Odası
Film
Fark
(%)
1
1,479
1,481
0,1
1
2
1,480
1,477
0,2
3
1,398
1,407
4
1,310
5
(a)
(b)
Tablo 4.3. İzosentrda alan 1x1 cm² iken elde edilen yüzde derin doz değerleri için
(a) iyon odası ve film arasındaki fark; (b) iyon odası ve TLD arasındaki fark
39
1,600
Normalize %DD
1,400
1,200
1,000
0,800
0,600
0,400
0,200
0,000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Derinlik (cm)
Grafik 4.3. 6 MV foton enerjisi için alan eşmerkezde 2x2 cm² (SSD = 92 cm) iken
farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen % derin doz grafiği (● İyon Odası, — Film,
■ TLD)
40
2x2 cm²
2x2 cm²
% Derin Doz
% Derin Doz
Derinlik
(cm)
İyon
Odası
Film
Fark
(%)
Derinlik
(cm)
İyon
Odası
TLD
Fark
(%)
1
1,450
1,445
0,4
1
1,450
1,449
0,1
2
1,480
1,468
0,8
2
1,480
1,464
1,1
3
1,400
1,401
0,0
3
1,400
1,406
0,4
4
1,315
1,318
0,2
4
1,315
1,299
1,2
5
1,239
1,239
0,0
5
1,239
1,233
0,5
6
1,158
1,156
0,2
6
1,158
1,135
2,0
7
1,082
1,079
0,3
7
1,082
1,093
1,1
8
1,000
1,000
0,0
8
1,000
1,000
0,0
9
0,954
0,943
1,2
9
0,954
0,941
1,4
10
0,890
0,888
0,2
10
0,890
0,889
0,1
12
0,782
0,763
2,5
12
0,782
0,773
1,2
14
0,683
0,669
2,1
14
0,683
0,680
0,5
(a)
(b)
Tablo 4.4. İzosentrda alan 2x2 cm² iken elde edilen yüzde derin doz değerleri için
(a) iyon odası ile film arasındaki fark; (b) iyon odası ile TLD arasındaki fark.
41
1,600
1,400
Normalize %DD
1,200
1,000
0,800
0,600
0,400
0,200
0,000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Derinlik (cm)
Grafik 4.4. 6 MV foton enerjisi için alan eşmerkezde 4x4 cm² iken (SSD = 92 cm)
farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen % derin doz grafiği (● İyon Odası, — Film,
■ TLD)
42
4x4 cm²
4x4 cm²
% Derin Doz
% Derin Doz
Derinlik
(cm)
İyon
Odası
Film
Fark
(%)
Derinlik
(cm)
İyon
Odası
TLD
Fark
(%)
1
1,406
1,387
1,3
1
1,406
1,409
0,2
2
1,429
1,422
0,5
2
1,429
1,441
0,8
3
1,358
1,362
0,3
3
1,358
1,376
1,3
4
1,278
1,286
0,6
4
1,278
1,296
1,4
5
1,197
1,208
1,0
5
1,197
1,217
1,7
6
1,134
1,141
0,6
6
1,134
1,147
1,1
7
1,062
1,070
0,8
7
1,062
1,077
1,4
8
1,000
1,000
0,0
8
1,000
1,000
0,0
9
0,941
0,938
0,3
9
0,941
0,945
0,4
10
0,883
0,882
0,1
10
0,883
0,893
1,1
12
0,776
0,771
0,6
12
0,776
0,785
1,1
14
0,672
0,665
1,1
14
0,672
0,678
0,8
(a)
(b)
Tablo 4.5. İzosentrda alan 4x4 cm² iken elde edilen yüzde derin doz değerlerinin
(a) iyon odası ile film arasındaki fark; (b) iyon odası ile TLD arasındaki fark
43
1,600
Normalize % DD
1,400
1,200
1,000
0,800
0,600
0,400
0,200
0,000
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Derinlik (cm)
Grafik 4.5. 6 MV foton enerjisi için alan eşmerkezde 6x6 cm² (SSD = 92 cm) iken
farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen % derin doz grafiği (● İyon Odası, — Film,
■ TLD)
44
6x6 cm²
6x6 cm²
% Derin Doz
% Derin Doz
Derinlik
(cm)
İyon
Odası
Film
Fark
(%)
Derinlik
(cm)
İyon
Odası
TLD
Fark
(%)
1
1,364
1,346
1,3
1
1,364
1,355
0,7
2
1,392
1,383
0,6
2
1,392
1,375
1,2
3
1,338
1,336
0,1
3
1,338
1,320
1,3
4
1,272
1,268
0,3
4
1,272
1,255
1,3
5
1,202
1,203
0,1
5
1,202
1,192
0,8
6
1,142
1,137
0,4
6
1,142
1,139
0,2
7
1,071
1,066
0,5
7
1,071
1,053
1,7
8
1,000
1,000
0,0
8
1,000
1,000
0,0
9
0,944
0,941
0,3
9
0,944
0,937
0,8
10
0,887
0,887
0,0
10
0,887
0,882
0,6
12
0,786
0,789
0,4
12
0,786
0,799
1,7
14
0,694
0,695
0,1
14
0,694
0,704
1,4
(a)
(b)
Tablo 4.6. İzosentrda alan 6x6 cm² iken elde edilen yüzde derin doz değerlerinin
(a) iyon odası ile film arasındaki fark; (b) iyon odası ile TLD arasındaki fark
45
4.3. Demet Profilleri Ölçümlerinde Elde Edilen Veriler
Stereotaktik ışınlama sistemimizin demet profillerini değerlendirmek üzere
SSD, 95 cm ve eşmerkezde 2x2 cm², 4x4 cm², 6x6 cm²’lik alanlar için belirtilen üç
dozimetre ile ölçümler yapıldı. Alınan profiller demetin merkezinde % 100’ e
normalize edilerek Grafik 4.6, Grafik 4.7 ve Grafik 4.8 çizdirilmiştir.
1,20
1,00
Rölatif Doz
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
Alan Eksen Mesafesi (cm)
Grafik 4.6. Eşmerkezde alan 2x2 cm² (● iyon odası, — film, ■ TLD) (SSD = 95 cm,
d = 5 cm) iken farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen doz profilleri grafiği.
46
1,20
1,00
Rölatif Doz
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
Alan Eksen Mesafesi (cm)
Grafik 4.7. Eşmerkezde alan 4x4 cm² (● iyon odası, — film, ■ TLD) (SSD = 95 cm,
d = 5 cm) iken farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen doz profilleri grafiği.
1,20
1,00
Rölatif Doz
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
Alan Eksen Mesafesi (cm)
Grafik 4.8. Eşmerkezde alan 6x6 cm² (● iyon odası, — film, ■ TLD) (SSD = 95 cm,
d = 5 cm) iken farklı dozimetre sistemleri ile ölçülen doz profilleri grafiği.
47
4.4. Verilerin Analizi
Eşmerkeze 100 cGy verilirken iyon odası ölçümleri 0.1 cGy hata ve 0.5 cGy
standart sapma ile alınırken TLD ölçümlerinin 0.03 cGy hata ve 0.09 standart sapma
ile alındığı hesaplanmıştır. Ölçümlerden elde edilen veriler SPSS V.12.0 programına
aktarılmıştır. Her dozimetrik ölçüm için dozimetreler arasındaki uyum güvenirlik
analizi testi ile değerlendirilmiştir. Küçük foton demetlerinde verim faktörü, yüzde
derin doz ve doz profilleri ölçümleri için kullanılan dozimetrelerin birbirleriyle
uyumu karşılaştırılmış ve analiz edilmiştir. İstatistiksel değerlendirmeler α =0.05
güven aralığında yapılmıştır. Ayrıca verim faktörü ve yüzde derin doz değerlerinin
elde edilmesinde en iyi yöntemin iyon odası olduğu bilgisine dayanarak film ve TLD
değerlerinin iyon odası ile yaptığı yüzde farklar hesaplanmıştır.
Verim faktörü ölçümlerinin elde edildiği dozimetreler için yapılan güvenirlik
testi ile p<0.001 sonucuna ulaşılması, dozimetreler arasında anlamlı bir fark
olmadığını gösterir. Yine farklı dozimetreler ile alınan yüzde derin doz değerlerinin
güvenirlik testi sonucunda ölçülen tüm alan boyutları için p<0.001 olduğu
bulunmuştur. Doz profilleri açısından ise kullanılan dozimetrelerin benzer sonuçlar
verdiği ve 2x2 cm² alan boyutu için p = 0.004 iken 4x4 ve 6x6 cm² için p<0.001
sonucuna varılmıştır.
Sonuçta
0.01
cm³
hacimli
iyon
odası,
radyografik
film ve
TLD
dozimetrelerinin küçük alan dozimetresi açısından istatistiksel yönden mutlak uyum
sağladığı saptanmıştır (p< 0.05).
48
5. TARTIŞMA
Radyasyonun klinik uygulamaları doğru planlama yapmayı ve hassas
dozimetrik ölçümleri gerektirir. Stereotaktik radyoterapide olduğu gibi dar foton
demetlerinin dozimetrisi, konvansiyonel radyoterapi demetlerine göre daha güçtür.
Işınların dar boyutları ve dik doz gradiyentleri iyi uzaysal çözünürlüklü dedektörlerin
seçimini gerekli kılar.
Yumuşak dokuya eşdeğer bileşimli ve yüksek çözünürlüklü dozimetreler küçük
alan dozimetrisinde de araştırma konusu olmuştur (7, 12, 14, 18, 22, 25).
Carmen ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada (2007), lineer hızlandırıcı
kullanarak elde edilen 6 MV enerjili fotonlarla küçük alanlar için dozimetrik
parametreler fricke xylenol jel dozimetre, TLD, Kodak X- Omat radyografik film
dozimetre ve iyon odasıyla değerlendirilmiştir. Ölçümler PMMA fantomları ile
yapılmıştır. Verim faktörü ölçümleri, maksimum doz derinliğinde ve SSD 100 cm
iken 0.5x0.5 cm²’den 10x10 cm²’ ye kadar olan kare alanlar için yapılmıştır. 0.125
cm³ hacimli iyon odası ile elde edilen veriler haricinde tüm dozimetrelerin uyum
içinde olduğu bulunmuştur. Geniş hacimli bir iyon odasının küçük alanların doz
ölçümleri için yeterli olmadığı literatürde de belirtildiği gibi beklenen bir durum
olduğu belirtilmiştir (Laub ve Wong 2003, Serago ve arkadaşları 1992, Duggan ve
Coffey 1998, Sibata ve arkadaşları 1991). Yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip olması
sebebiyle film ölçüm değerleri TLD’ ye göre daha yüksek elde edilmiştir. Yüzde
derin doz ve doku maksimum oranı (TMR) ölçümlerini jel, film dozimetre, TLD ve
49
4
0.1 cm³ hacimli iyon odası kullanırken 1x1, 3x3, 5x5 cm²’ lik kare alanlar için
(Findley ve arkadaşları 1987) ve 10, 20, 40 mm çaplı dairesel alanlar için jel, film
dozimetre, TLD, diyot (Santos ve arkadaşları 2001) ve 0.2 cm³ hacimli iyon odasıyla
(Prasad ve arkadaşları 1997) gerçekleştirmişlerdir. Dedektörler arasındaki standart
sapmaların %1’ i geçmediği bulunmuştur. Profil ölçümleri 1x1, 3x3, 5x5 cm²’ lik
kare alanlar ve 10, 20, 40 mm çaplı dairesel alanlar için jel, film dozimetre ve TLD
kullanılarak elde edilmiştir. Profillerin %1’in içinde uyumsuzluk gösterdiği
bulunmuştur.
Carmen
ve
arkadaşlarının
çeşitli
dozimetrelerle
dozimetrik
parametreleri değerlendirdiği çalışmada yüksek çözünürlüklü film ve TLD’ lerin
küçük radyasyon alanları için uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Geniş hacimli iyon
odalarının elektronik dengenin pertürbasyonu ve hacim ortalaması sebebiyle yüksek
doz gradiyentli bölgelerde uygun olmadığı görülmüştür (7).
Shinichi ve arkadaşları (1996) lineer hızlandırıcı tabanlı radyocerrahi
sisteminde rölatif verim faktörlerini, TMR değerlerini ve demet profillerini 10 MV
enerjili fotonlar için incelemişlerdir. Dozimetrik parametrelerin ölçümleri, Kodak XOmat V2 radyografik film ve 9.375 µl duyarlı hacme sahip 0.6 ml hacimli mikro
iyon odası ile RW3 katı–su fantomlarında yapılmıştır. Verim faktörü ölçümleri,
derinlik 5 cm ve SSD 100 cm iken 3.3 mm’ den 31.4 mm’ e kadar olan dairesel çaplı
kolimatörler için alınmıştır. 6.6 mm ya da daha küçük alanlar için mikro iyon odası
çapının büyük olduğu anlaşılmıştır. 8.3 mm’ den 31.4 mm’ e kadar olan diğer
alanlarda film ve iyon odası arasındaki uyumsuzluğun % 2.2 olduğu saptanmıştır.
TMR ölçümleri, belirtilen kolimatörlerle 2 mm – 200 mm arasındaki derinlikler için
gerçekleştirilmiştir. 15 mm’ den 175 mm’ ye kadar olan derinlikler için dozimetreler
arasındaki uyumsuzluk % 2.7 olarak bulunmuştur. Demet profillerinde ise 11.6, 21.5
ve 31.4 mm çaplı kolimatörlerle ölçümler alınmıştır. Sonuç olarak, verim ve TMR
50
5
ölçümleri için mikro iyon odası daha uygun iken dar radyasyon alanları için iyon
odasının çözünürlüğü X ışın filmine göre daha düşük olması sebebiyle X ışın
filminin demet profilleri için daha elverişli olduğu belirtilmiştir. (25).
G. Chierego ve arkadaşları (1993), lineer hızlandırıcı tabanlı radyocerrahi
sisteminde 6 MV enerjili X ışınları için verim faktörlerini ve TMR ölçümlerini su
fantomunda 0.6 cm³ hacimli silindirik bir iyon odası ve 0.055 cm³ hacimli bir iyon
odası kullanarak; katı – su fantomunda ise LiF TLD çubukları ve Kodak X–Omat
radyografik X ışın filmi kullanarak gerçekleştirmiştir. Verim faktörü ölçümleri için
belirtilen dozimetreler arasında ± % 1.5 uyumsuzluk olduğu; TMR değerleri için ise
± % 2.2 uyumsuzluk olduğu görülmüştür. Sonuç olarak verim faktörü ölçümleri için
0.055 cm³ hacimli iyon odasının en küçük belirsizliğe sahip olduğu ve efektif ölçüm
noktasını doğru olarak tanımlamanın 0.6 cm³ hacimli iyon odasına göre daha
avantajlı olduğu söylenmiştir. 0.6 cm³ hacme sahip silindirik iyon odası için lateral
elektron denge eksikliğinin 0.055 cm³ hacimli iyon odasından daha fazla önem
taşıdığı ve bu sebeple uygulanan düzeltme faktörünün daha az doğrulukta olduğu
belirtilmiştir. TLD’ nin herhangi bir pertürbasyon faktörü oluşturmaması açısından
doku eşdeğeri olarak düşünülebileceği ve film dozimetrenin uzaysal çözünürlüğe
ilişkin en uygun metot olduğu söylenmiştir. TMR ölçümleri için ulaşılan sonuçlarda
yine 0.055 cm³ hacimli iyon odasıyla doğrudan alınan değerlerin daha küçük
belirsizliklere sahip olduğu ve film dozimetrenin daha geniş belirsizliklerle
etkilenebileceği ve sonuçları elde etmek için zamanın fazla harcanmasının
dezavantajından bahsedilmiştir (12).
Indra J. Das ve arkadaşları (1996), stereotaktik radyocerrahi ve stereotaktik
radyoterapi tekniklerinin TMR ve doz profillerini çeşitli dozimetrelerle incelemiştir.
TMR ölçümleri elmas dedektörle ve 0.125 cm³ hacimli bir iyon odasıyla 0-20 cm
51
5
derinlikler arasında 12.5 mm’ den ve 50 mm’ e kadar çeşitli kolimatörlerle
yapılmıştır. Doz profilleri ise film dozimetre ve elmas dedektörle 12.5, 20 ve 40 mm
çaplı kolimatörlerle elde edilmiştir. Sonuç olarak TMR ölçümlerinde 0.125 cm³
hacimli iyon odasının büyük çaplı kolimatörler için uygun olduğu ve profil
ölçümlerinde film ile elde edilen verilerin elmas dedektörle uyumlu olduğu
bulunmuştur (14).
Rice ve arkadaşları (1987), 4 MV enerjili bir hızlandırıcıda farklı dozimetreler
kullanarak küçük alanlar için en uygun dozimetreyi saptamak için ölçümler
yapmışlardır. Çalışmalarında 0.1 cm³ aktif hacimli (Proten TDC 100) iyon odası,
0.055 cm³ aktif hacimli paralel plan iyon odası, LiF şeritler (3mm x 3mm x 0.9 mm)
ve Kodak XV-2 film dozimetre kullanılmıştır. Verim faktörü ölçümleri, küçük
alanlarda bu dozimetrelerin rölatif doğruluğunu test etmek için polystyrene bir
fantomda SSD 100 cm, 5 cm derinlikte 3x3 cm² ve 10x10 cm² arasındaki kare alanlar
için yapılmıştır. 0.1 cm³ aktif hacimli silindirik iyon odası ve 0.055 cm³ hacimli
paralel plan iyon odası ile ± % 0.5 farkla uyumlu değerler elde edilmiştir. Ayrıca
Kodak XV-2 film ve LiF şeritler iyon odası ölçümlerini doğrulamak için
kullanılmıştır ve tüm dedektörler ile % 2-5 arasında uyumsuzlukla verim faktörleri
ölçülmüştür. TMR ölçümleri, 0.055 cm³ hacimli paralel plan iyon odası kullanılarak
12.5 mm ve 30 mm çaplı kolimatörler ile 4x4 cm² kare alan için yapılmıştır. 12.5 ve
30 mm çaplı kolimatörler arasında 20 cm derinlikte %6’ lık maksimum bir değişimle
alan boyutunun bir fonksiyonu olarak biraz arttığı görülmüştür. Ayrıca en küçük alan
için 0.1 cm³ hacimli iyon odası ile ölçümler tekrarlanmış ve % 0.5 ölçüm belirsizliği
içinde paralel plan iyon odası ile aynı olduğu bulunmuştur. Eksen dışı doz profil
ölçümleri ise 5, 7.5 ve 10 cm derinliklerde sekiz farklı kolimatör 0.1 cm³ hacimli
iyon odası ile yapılmıştır. 7.5 cm derinlikte alınan profiller her kolimatör için % 5’
52
5
ten küçük uyumsuzluk bulunmuştur. 5 cm ve 10 cm derinlikteki maksimum doz
değişimi % 2’den daha azdır. Bu da derinliğe bağlı herhangi bir profilin normal
klinik uygulamalar için kullanılabileceği sonucunu vermektedir. Profil ölçümlerini
doğrulamak için LiF şeritler kullanılmıştır ve TLD profilinin iyon odasına göre biraz
daha dik olduğu görülmüştür (22).
Ancak yapılan çalışmalarda dozimetrik parametrelerin ölçümleri SSD yöntemi
ile yapılmıştır. Çalışmamızda verim faktörleri, yüzde derin doz değerleri ve demet
profilleri eşmerkezsel yöntem (Westermark ve arkadaşları) (18) ile ölçülerek
dedektör cinsine göre değerlendirilmiştir. Kullanılan dozimetrenin küçük alan
dozimetresi açısından uygunluğu, birbirine göre uyumu, kullanım avantajı dikkate
alınmıştır.
Verim faktörleri ölçümleri için referans alan, SSD 92 cm iken eşmerkezde
10x10 cm² olarak belirlendi. Westermark ve arkadaşları verim faktörü ölçümlerinde
referans alanı, SSD 90 cm iken eşmerkezde 10x10 cm² olarak tanımlamışlardır (18).
Alan boyutuyla verim faktörü değişimi üç farklı dozimetre ile ölçülerek referans
alana normalize edilmiştir. 0.5x0.5 cm² alan boyutu için iyon odası ile alınan verim
faktörü değeri, film ile alınan değere göre daha küçük olduğu görülmektedir. Bu alan
için iyon odası ile film değerleri arasındaki maksimum fark %15.4 olarak
hesaplanmıştır. Bunun sebebi iyon odası açısından küçük alanlarda meydana gelen
lateral elektron dengesizliği ve filmin yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip olmasıdır.
1x1 cm² ve daha büyük alanlar için iyon odası ve film arasındaki maksimum fark
%1.1 ve minimum fark % 0.3 olarak bulunmuştur. İyon odası ve TLD değerleri
karşılaştırıldığında ise maksimum fark 1x1 cm² alanda saptanmıştır ve %2.1 olarak
hesaplanmıştır. Daha büyük alanlar için ise her dozimetre ile elde edilen verim
faktörleri arasında önemli ölçüde uyum olduğu gözlenmiştir. Aynı anda üç
53
5
dozimetrenin de mutlak uyumunu (absolute agreement) karşılaştıran istatistiksel
çalışmada anlamlı fark bulunamamıştır (p<0.001).
Yüzde derin doz değerleri, SSD 92 cm iken eşmerkezde alan boyutu 1x1, 2x2,
4x4 ve 6x6 cm² (Carmen ve arkadaşları yüzde derin doz ölçümlerini 1x1, 3x3, 5x5
cm² alanlarda yapmışlardır) için ölçülmüştür. Her bir alan için 8 cm derinlikte alınan
değere normalize edilmiştir. Westermark ve arkadaşları yüzde derin doz ölçümlerini
SSD 90 cm de çeşitli dairesel kolimatörlerle ve 10x10 cm² bir kare alan için
yapmışlardır. Alınan cevaplar 10x10 cm² alanda 10 cm derinlikteki değere normalize
edilmiştir (18). Elde ettiğimiz yüzde derin doz ölçümlerinde iyon odası ile diğer
dozimetrelerin sapma yüzdeleri hesaplandığında 1x1 cm² alan boyutu için iyon odası
ile film arasındaki maksimum fark % 2.6’ dır. 9 cm derinlikte film ve iyon odasıyla
aynı değerler elde edilmiş sapma gözlenmemiştir. TLD için maksimum % 2.5,
minimum % 0.1 şeklinde fark bulunmuştur. 2x2 cm² alan boyutunda film için
maksimum ve minimum farklar % 2.5, % 0.2 ve TLD için % 2.0 ve % 0.1’ dir. 4x4
cm² alan için elde edilen yüzde derin doz değerlerinde film için maksimum fark %
1.1, minimum % 0.2 iken TLD için en büyük sapma % 1.7 ve en küçük sapma ise %
0.1 olarak hesaplanmıştır. Yüzde derin doz ölçümlerinin en büyük alanı olan 6x6 cm²
için filmde maksimum % 1.3 ve minimum % 0.1 uyumsuzluk saptanırken TLD için
% 1.7 ile % 0.2 arasında uyumsuzluk hesaplanmıştır. İstatistiksel değerlendirmelere
göre de dozimetreler arasında mutlak uyum anlamlı bulunmuştur (p<0.001).
SSD 95 cm ve eşmerkezde alan boyutları 2x2 cm², 4x4 cm² ve 6x6 cm² iken
demet profilleri elde edilmiştir ve demet merkezinde %100’e normalize edilmiştir.
Her alan için dozimetreler açısından güvenirlik testi uygulanmıştır. 2x2 cm² alan
boyutu için p değeri 0.004 bulunurken diğer alanlar için p<0.001 şeklinde
bulunmuştur. Ayrıca profil ölçümlerinde alanın homojenitesini belirleyen simetri ve
54
5
düzlük parametrelerinin 6 MV enerji için klinik olarak kabul edilebilir sınırlarda
olduğu görülmektedir.
Elde edilen bu sonuçlar, SSD yöntemi ile değerlendirilen dozimetrik
parametrelerin sonuçları ile paralellik göstermektedir. Bu değerlendirmelere göre,
küçük alanların dozimetresinde yeterince küçük hacimli iyon odasının kullanımı
yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip film dozimetre ve pertürbasyon faktörü
oluşturmayan doku eşdeğeri TLD ile uyumlu sonuçlar vereceği sonucuna
ulaşılmıştır. Aynı zamanda küçük hacimli iyon odası ile lateral elektron
dengesizliğinden kaynaklanan düşük doz ölçümü azaltılırken ölçüm alanı içinde
efektif ölçüm noktasının yer alması sağlanır. Bu durum, daha büyük hacimli iyon
odasına göre daha az belirsizlik getirecektir.
55
5
6. SONUÇLAR
Küçük alanların dozimetrik parametrelerini değerlendirirken karşılaştığımız
lateral elektron dengesizliği ve dozimetre hacminin alan boyutuna uygun olacak
şekilde seçimi önem taşımaktadır. Her iki faktörün de etkisini azaltmak için mümkün
olan en küçük hacimli ve yüksek uzaysal çözünürlüklü dozimetre seçilmelidir.
Stereotaktik tedaviler için bu iki özelliğin sağlanmaması durumunda; hastanın
tedavisinin doğru bir şekilde yapılması ve küçük hacimli tümörün istenilen dozu
alması mümkün değildir.
Çalışmamızda kullandığımız iyon odasının 0.5 cm² alan boyutu dışında diğer
dozimetrelerle sağladığı uyum ile verim faktörü ölçümlerinde film ve TLD’ ye oranla
daha elverişli olduğu söylenebilir. Filmin her alan için hazırlanması ve ölçüm sonrası
okumanın hemen elde edilememesi dezavantaj sağlamaktadır. Bu durum TLD’ler
için de geçerlidir.
Yüzde derin doz ölçümlerinde dozimetreler arasında önemli bir uyum
görülmüştür. Özellikle 4x4 cm²’ den küçük iyonizasyon alan boyutları için lateral
elektron denge eksikliği ve penumbral etkiler iyon odasının boyutu açısından dozu
önemli ölçüde değiştirdiği bilgisi (3) ve çalışmamızdaki iyon odasının film ve TLD
arasındaki uyumu dikkate alındığında kullanılan iyon odasının hacminin küçük alan
dozimetresi açısından kabul edilebilir ölçüde olduğu görülmektedir. Ayrıca yüzde
derin doz ölçümlerinde küçük hacimli iyon odasının daha uygun olduğu ve daha az
belirsizliğe yol açacağı söylenebilir.
56
Demet profilleri yüksek uzaysal çözünürlük gerektirir. Elde ettiğimiz profiller
her dozimetre için uyumlu olmasına rağmen en uygun dozimetrenin film olduğu
söylenebilir. İyon odasının profil elde etmek için alan boyunca kaydırılması birtakım
belirsizliklere neden olabilir.
Elde edilen sonuçlar literatürdeki benzer çalışmaların sonuçlarıyla uyumludur.
57
7.1. ÖZET
Stereotaktik Tedavilerde Dozimetrik Parametrelerin Farklı Dozimetre
Teknikleri Kullanılarak Karşılaştırılması
Stereotaktik ışınlama, beyindeki küçük lezyonların tedavisinde yüksek
konformal bir doz oluşturmak için geliştirilmiş bir radyoterapi tedavi tekniğidir.
Böylesi küçük alanların doğru tedavi edilebilmesi için hassas dozimetrik ölçümlerin
yapılması çok önemlidir. Bu çalışmanın amacı, stereotaktik tedavilerde dozimetrik
parametrelerin farklı dozimetri sistemleri kullanılarak karşılaştırılmasıdır.
Dozimetrik ölçümler alınmadan önce cihazın kalibrasyonu yapılmış ve tolerans
sınırları içinde çalışması sağlanmıştır. Daha sonra mini çok yapraklı kolimatör lineer
hızlandırıcıya tutturulmuştur. Çalışmada kullanılan 0.01 cm³ hacimli iyon odası,
radyografik film dozimetre ve LiF termolüminesans dozimetre sistemlerinin küçük
alan dozimetresine uygunluğunu bulmak için verim faktörleri, yüzde derin doz
değerleri ve demet profilleri değerlendirilmiştir. Verim faktörlerini dozimetre cinsine
göre değerlendirmek için 12 farklı alan için ölçüm yapılmıştır. Yüzde derin dozlar
eşmerkezde 1x1, 2x2, 4x4 ve 6x6 cm² olan alanlar için; demet profilleri ise 2x2, 4x4
ve 6x6 cm²’ lik alanlar için ölçülmüştür.
Verim faktörü ölçümlerinde 0.5 cm² alan boyutu için iyon odası ile alınan
değer, film ile alınan değere göre daha küçük olduğu ve fark %15.4 olarak
hesaplanmıştır. Daha büyük alanlar için ise her dozimetre ile elde edilen verim
faktörleri arasında anlamlı fark gözlenmemiştir. Yüzde derin doz ölçümlerinde 1x1
cm² alan boyutu için iyon odası ile film arasındaki maksimum fark % 2.6 iken TLD
için ise % 2.5’ tur. Diğer alan boyutları için farklar % 2.5’ tan küçüktür. Demet
profillerinde de ölçülen her alan için dozimetrelerin uyumu gözlenmiştir.
Çalışmamızın sonucunda dozimetreler arasında istatistiksel olarak mutlak bir
uyumun olduğu ve anlamlı farklılık göstermedikleri belirlenmiştir. Ancak küçük alan
dozimetrisinde verim faktörü ve yüzde derin doz ölçümlerinde 0.01 cm³ hacimli iyon
odasının, demet profilleri için ise yüksek uzaysal çözünürlüklü film dozimetrenin
daha elverişli olduğu söylenebilir.
Anahtar sözcükler: Stereotaktik tedavi, Lineer hızlandırıcı, Küçük alan
dozimetrisi.
e-mail: [email protected]
58
7.2 ABSTRACT
Comparison Of Dosimetric Parameters Using Different Dosimeter Techniques
In Stereotactic Treatments
Stereotactic irradiation is a technique of radiotherapy treatment introduced to
obtain a high conformal dose for small lesions of the brain. It is important to make
careful dosimetric evaluation to more precise treatment in the small fields. The aim
of this study is to compare the dosimetric parameters using different dosimeters such
as small ionization chamber, film and thermoluminescent dosimeter in stereotactic
treatments.
The device had been calibrated and provided to work between tolerance limits
before the dosimeters had been radiated. Then mini multileaf colimator had been
attached to linear accelerator. Out-put factors, percentage depth doses and beam
profiles was evaluated how they depend on dosimeter types and dimentions. Out-put
factors were measured in 12 different fields, percentage depth doses were studied for
1x1, 2x2, 4x4 ve 6x6 cm² defined at isocentr, and beam profiles were measured for
2x2, 4x4 ve 6x6 cm² fields with 0.01 cm³ ion chamber, radiographic film and LiF
thermoluminescent dosimeters.
In the output factor measurements, the value that obtained with ionization
chamber is lower than those of the film and the difference of them was 15.4 %.
Meaningful distinction could not to be observed between output factors measured
with each dosimeters for the larger fields. The maximum variation among ionization
chamber and film was 2.6 %, and ionization chamber and TLD were 2.5 % in 1x1
cm² for the percentage depth dose measurements. The differences for other fields
was smaller than 2.5 %. According to the data obtained for beam profile, no
meaningful difference was detected between the dosimeters.
It is determined that the analysis of measurement values are not statistically
meaningful. Our ionization chamber can be prefered in years of small field dosimetry
measuments of the out-put factor and percentage depth dose, and radiographic film
dosimetry can be used beam profiles because it has high spatial resolution.
Key words: Stereotactic therapy, Linear accelarator, Small field dosimetry.
e-mail: [email protected]
59
YARARLANILAN KAYNAKLAR
Kitaplar
1. Cigna Healthcare Coverage Position. Revised Date 5/15/2008 subject :
Stereotactic Radiosurgery
2. I’mRT Phantom User’s Guide Scanditronix-Wellhöfer (2003).
3. International Atomic Energy Agency (2005). Radiation Oncology Physics:
A Handbook For Teachers And Students, Vienna; 77-81, 506-510.
4. Khan FM. (2003). The Physics of Radiation Therapy, 3rd Edition (Eds:
Pine J, Standen M, Kairis LR, Boyce T). Lippincott Williams & Wilkins,
Philadelphia; 42-43, 160-161, 179, 507-517.
5. Schell,M.C. ; Bova, F.J; Larson, D.D.; Leavitt, D.D.; Lutz, W.R.;
Podgorsak, E.B.; Wu, A. Stereotactic Radiosurgery , AAPM Report 54.
Woodbury, NY; American Institute of Physics; 1995,16-21.
6. UROK Temel Radyoterapi, Radyasyon Fiziği ve Radyobiyoloji Kurs
Kitapçığı (2002); 38-39 , 45-58
Makaleler
7. Carmen S Guzman Calcina, Lucas N de Oliveria, Carlos E de almeida and
Adelaide de Almeida. (2007). Dosimetric parameters for small field sizes
using fricke xylenol gel, thermoluminescent and film dosimeters and
ionazation chamber. Phys. Med.Biol. 52; 1431-1439.
60
8. Cheng B. Saw, PH.D., Richard Yakoob, M.S., Charles A. Enke, M.D.,
Thuy P. Lau, R.T.T., and Komanduri M. Ayyangar ,PH.D (2001).
Immobilization devices for intensity – modulated radiation therapy (IMRT).
Medical Dosimetry, Vol26, No.1, pp 71-77.
9. D. M. Duggan and C. W. Coffey II. (1998). Small photon field dosimetry
for stereotactic radiosurgery. Medical Dosimetry, Vol. 23, No. 3, pp. 153159.
10. Dasu A. , Löfroth P-O and Wickman G. (1998). Liquid ionization chamber
measuremants of dose distributions in small 6 MV photon beams. Phys.
Med. Biol. 43: 21-36.
11. Francescon P, Cora S, Cavedon C, Scalchi P, reeccanello S and Colombo F.
(1998). Use of a new type of radiocromic film a new paralel-plate mcrochamber, MOSFET’s, and TLD 800 microcubes in the dosimetry of small
beams. Med. Phys. 25, 503-11.
12. G. Chierego, P. Francescon, S.Cora, F. Colombo and F. Poza. (1993).
Analysis of dosimetric measurements in linac radiosurgery calibration.
Radiotherapy and Oncology 28; 82-85.
13. Heydarian M,Hoban P W and Beddoe A H (1996). A comparison of
dosimetry techniques in stereotactic radiosurgery. Phys. Med. Biol. 41, 93110.
14. Indra J. Das, M. Beverly Downes, Benjamin W. Corn, Walter J. Curan, M
Werner-Wasik, David W. Andrews, (1996). Characteristics of a dedicated
linear accerator- based stereotactic radiosurgery – radiotherapy unit.
Radiotherapy and Oncology 38; 61-68.
61
15. J. Kalef-Ezra, M. Bazioglou, and C Kappas. (2000). A phantom for
dosimetric characterization of small radiation fields: Design and Use.
Medical Dosimetry, Vol. 25, No.1 pp.9-15.
16. Larson D.A Introduction to radiosurgery. (1990). Clin. Neurosurg. North
Am. 1: 897-908.
17. Larson D.A Introduction to radiosurgery. (1992). Clin. Neurosurg. 38: 391404.
18. M Westermark, J Arndt, B Nilsson and A Brahme. (2000). Comperative
dosimetry in narrow high energy photon beams. Phys. Med.Biol 45; 685702.
19. Mc Keracher C and Thwaites D I (1999). Assessment of new small-field
dedectors against standart-field dedectors for practical stereotactic beam
data acquisition. Phys. Med. Biol. 44, 2143-60.
20. McLaughlin W L, Soares C G, Sayeg J A, McCullough E C, Kline R W ,
Wu A and Maitz A H.(1994) The use of a radiocromic dedector fort he
determination of stereotactic radiosurgery dose characteristics. Med. Phys.
21, 379-87.
21. Podgorsak, E.B., Olivier, A., Pla, M., Lefebvre, P.Y. and Haze, J. (1987).
Physical aspects of dynamic stereotactic radiosurgery . Appl. Neurophysiol.
50: 263-268.
22. R K Rice, J L Hansen, G K Svensson and R L Siddon .(1987).
Measurements of dose distributions in small beams of 6 MV x rays. Phys.
Med.Biol. Vol. 32, No 9, 1087-1099.
23. Rustgi S N and Frye D M D. (1995). Dosimetric characterization of
radiosurgical beams with a diamond dedector. Med Phys. 22, 2117-21.
62
24. S Guru Prasad, PH.D., K. Parthasaradhi, PH.D., Colleen Des Rosiers, M.S.,
William D. Bloomer, M.D., A. Lacombe, M.D. (1997). Dosimetric analysis
and clinical implementation of 6 MV X-ray radiosurgery beam. Medical
dosimetry. Vol. 22, No. 2, pp. 127-133.
25. Shinichi Gotoh, Makoto Ochi, Nobuyuki Hayashi, Shigetomo Matsushima,
Takatoshi Uchida, Shiro Obata, Kazunori Minami, Kuniaki Hayashi,
Takayyuki Matsuo, Mitsuto Iwanaga, Akio Yasunaga, Shobu Shibata.
(1996). Narrow photon beam dosimetry for linear accelerator radiosurgery
Radiotherapy and Oncology 41; 221-224.
26. T Kron (1999). Application of thermoluminescence dosimetry in medicine.
Radiation Protection Dosimetry; Vol. 85, Nos. 1-4, pp. 333-340.
27. Yong Chan Ahn, M.D., Kyu Chan Lee, M.D., Dae Yong Kim ,M.D., Seung
Jae Huh, M.D., In Hwan Yeo, PH.D., Do Hoon Lim, M.D., Moon Kyung
Kim, M.D., Kyung HwanShin, M.D., Sukwon Park, M.D., and Seung Hee
Chang, M.D. (2000). Fractionated stereotactic radiation therapy for
extracranial head and neck tumors. Int J Radiation oncology Biol. Phys.
Vol. 48, No.2, pp. 501-505.
İnternet
28. http://www.iba_dosimetry.com/Detectors.1153.0html
29.http://www.medical.siemens.com/webapp/wcs/stores/servlet/ProductDisplay
~q_catalogId~e_-1~a_catTree~e_100001,12789,12757,1012165,1012166~a_
langId~e_-1~a_productId~e_70754~a_productParentId~e_19512~a_
relatedCatName~e_Options~a_storeId~e_10001.htm
63
EKLER
ÖZGEÇMİŞ
1981 yılında İzmir’de doğdu. İlk ve orta öğretimini İzmir’de tamamladıktan
sonra lisans eğitimini 1999 - 2003 yılları arasında Celal Bayar Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fizik bölümünde bitirdi. 2005 yılında Ege Üniversitesi Sağlık
Bilimleri Enstitüsü’ne bağlı Tıp Fakültesi Radyasyon Onkolojisi Anabilim Dalı Tıbbi
Radyofizik bölümünde yüksek lisans programına başladı ve halen devam etmektedir.
Yüksek lisans eğitimi süresince medikal fizik üzerine çeşitli kurs ve kongrelere
katılmıştır.
Ek-1