Model tabanlı tedavi planlama sisteminin radyoterapide kullanım öncesi uygunluk sınama basamaklarının iki ve üç boyutlu kriterler açısından araştırılması
Investigation of convenience testing steps of model-basedtreatment planning system in radiotherapy in terms oftwo- and three-dimensional criteria
- Tez No: 948717
- Danışmanlar: PROF. NINA TUNÇEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Radyasyon Onkolojisi, Physics and Physics Engineering, Radiation Oncology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Radyoterapi, kanser tedavisinde hedef tümör dokusuna terapötik dozda iyonlaştırıcı radyasyon uygularken, sağlıklı dokuları en üst düzeyde korumayı amaçlayan temel bir tedavi yöntemidir. Bu hedefin başarıyla gerçekleştirilebilmesi için, tedavi planlama sistemlerinde kullanılan doz hesaplama algoritmalarının doğruluğu kritik öneme sahiptir. Günümüzde model tabanlı tedavi planlama sisteminin radyoterapide kullanımı, bilgisayar teknolojisinde donanımsal ve özellikle çoklu paralel işlemcilerin gelişimi sayesinde hızlı Monte Carlo (MC) tekniği ile hesaplama hızı ve doğruluğunu da sağlayarak klinik uygulamalarda yerini almıştır. Radyasyon tedavisinin başarısı tümör kontrol olasılığını en üst düzeye çıkarırken normal doku yan etki olasılığını en aza indirilmesine bağlıdır. Bu iki değer doğrudan tümör ve normal dokuda soğurulan doza bağlıdır, dolayısıyla hastadaki doz dağılımının doğruluğu çok önemlidir. Tedavi planlama sistemlerinin klinik uygulamalara geçmeden önceki kabul testlerinin, uluslararası protokoller ve kullanılan tedavi tekniklerine uygun değerlendirme kriterleri doğrultusunda yapılması önerilmektedir. Yoğunluk ayarlı radyoterapi (IMRT) ve volümetrik modülasyonlu ark terapi (VMAT) gibi ileri radyoterapi tekniklerinde küçük alanların kullanımının artması ve yüksek radyasyon şiddet değişiminin gereksinimine dayalı modelleme sonrası (post modelleme) süreçler zorunlu bir ihtiyaç haline gelmiştir. Tedavi planlama sisteminin (TPS) Monte Carlo modellemesinden sonra elde edilen bu model üzerinde doğrulama yapılarak post modelleme prosedürü önerilir. Bu kapsamda, TPS'de foton için kullanılan MC modelinin, çok yapraklı kolimatöre ait geometrik ve dinamik parametre değerleri; farklı enerji seviyelerindeki lineer hızlandırıcı (LINAC) cihazına ait bir dizi test planı için elde edilen iki boyutlu (2D) doz dağılım ölçümleriyle karşılaştırılarak, genel bir prosedür çerçevesinde doğrulanması tavsiye edilmektedir. Bu tez çalışmasında, Elekta Agility™ MLC kafa yapısına sahip iki farklı LINAC cihazı için, farklı foton enerji seviyelerinde Monaco® 5.11 TPS'de MC tabanlı doz dağılım hesaplamaları gerçekleştirilmiştir. SAD (kaynak-izomerkez mesafesi) tekniği kullanılarak, 1 mm grid (ızgara) boyutu ve %0,5 istatistiksel belirsizlikle oluşturulan iki boyutlu (2D) ve üç boyutlu (3D) test paketleri, hem filtreli hem de filtresiz foton demetleri için tasarlanmıştır. 2D/3D yazılım destekli Octavius ve Dolphin 2D dizi dedktör sistemi yardımıyla doz dağılımı ölçümleri elde edilmiştir. Ölçüm ve hesaplama verileri, dozda % 2 ve konumda 2 mm uyumu kriterlerine göre Gamma analizine tabi tutulmuş, hem iki hem de üç boyutlu düzeylerde %95 doğruluk kriterini sağlanmıştır. Elde edilen bulgular, MC tabanlı TPS'lerin doğruluğunu artırmak amacıyla model parametrelerinin geliştirilmesine katkı sağlamakta ve gelecekteki tedavi planlamalarında daha yüksek güvenilirlik sunma potansiyeli taşımaktadır. Bu çalışmanın sonuçları, Monte Carlo tabanlı tedavi planlama sistemlerinin doğruluğunu artırmak için gerekli model parametrelerinin geliştirilmesi adına önemli bir adım teşkil etmektedir. Elde edilen bulgular, gelecekteki tedavi planlaması süreçlerinde daha yüksek doğruluk ve güvenilirlik sağlamaya yönelik katkılar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Radiotherapy is a fundamental treatment modality in cancer therapy, aiming to deliver a therapeutic dose of ionizing radiation to the target tumor volume while maximizing the preservation of surrounding healthy tissues. Achieving this goal successfully requires high accuracy in the dose calculation algorithms utilized by treatment planning systems, which is of critical importance. The integration of model-based TPS in clinical radiotherapy has become feasible with advances in computer technology, particularly through the development of multi-core parallel processing, which has enabled the implementation of fast and accurate Monte Carlo (MC) methods. The success of radiation therapy depends on maximizing tumor control probability while minimizing normal tissue complication probability—both of which are directly influenced by the absorbed dose in tumor and healthy tissues. Therefore, accurate dose distribution within the patient is of paramount importance. Before clinical implementation, TPS must undergo commissioning and validation in accordance with international protocols and technique-specific evaluation criteria. In advanced radiotherapy techniques such as Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) and Volumetric Modulated Arc Therapy (VMAT), the increasing use of small fields and high dose gradients necessitates the inclusion of post-modeling validation steps. Following MC-based modeling in the TPS, verification of the model is recommended as part of a standardized post-modeling procedure. In this context, validation of the Monte Carlo photon beam model in the TPS—specifically its geometric and dynamic multileaf collimator (MLC) parameters—should be performed by comparing dose distributions with 2D measurements obtained from a series of test plans on linear accelerators (LINAC) operating at different energy levels. In this thesis, Monte Carlo-based dose distribution calculations were performed in the Monaco® 5.11 TPS for two different LINAC devices equipped with Elekta Agility™ MLC head structures and operating at various photon energies. Test plans were generated using the Source-to-Axis Distance (SAD) technique with a 1 mm dose grid size and 0.5% statistical uncertainty, producing both two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) dose distributions for both flattened and flattening filter-free (FFF) photon beams. Dose measurements were acquired using software-supported Octavius and Dolphin 2D detector array systems. Measurement and calculation data were analyzed via gamma evaluation using 2% dose difference and 2 mm distance-to-agreement criteria, with a passing rate of 95% achieved in both 2D and 3D analyses. The findings contribute to the refinement of model parameters in Monte Carlo-based TPSs, enhancing the accuracy and reliability of future radiotherapy treatment plans. These results represent a significant step toward improving the precision of Monte Carlo-based treatment planning systems by optimizing essential modeling parameters and thereby supporting the delivery of highly accurate and clinically reliable radiation therapy.
Benzer Tezler
- 3 boyutlu baskı teknolojisi kullanılarak hastaya özgün konturlarla oluşturulan fantom tasarımı ve üretimi ile mikro-çok yapraklı kolimatör tabanlı beyin ve başboyun yoğunluk ayarlı radyoterapi planlarının kalite kontrolü
Quality control of micro-multileaf collimator based brain and head-and-neck intensity modulated radiotherapy plans with patient-specific phantom design and production using 3D printing technology
SERCAN SUNEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Fiziksel Tıp ve RehabilitasyonHacettepe ÜniversitesiRadyoterapi Fiziği Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ FADIL AKYOL
- Monte carlo simülasyonu ile dinamik yoğunluk ayarlı radyoterapi (YART) planlarının, rando fantom çıkışında oluşturduğu doz akı haritasının elde edilmesi ve dedektör sistemleri ile doğrulanması
Calculating the transmission dose map of the dynamic intensity modulated radiation therapy (İMRT – VMAT) treatments behind the rando phantom using monte carlo simulation and validating it using detector systems
OĞUZHAN AYRANCIOĞLU
Doktora
Türkçe
2024
Radyasyon OnkolojisiDokuz Eylül ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİR AKGÜNGÖR
- Akciğer kanserlerinde stereotaktik ablatif beden radyoterapisinin toksisite ve doz - yanıt ilişkisinin matematiksel model ile görüntü ve dozimetrik analizi
Lung cancers stereotactic ablative body radiotherapy toxicity and dose - response relations with mathematical modelling of image and dosimetric analyses
UĞUR AKBAYIRLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
OnkolojiHacettepe ÜniversitesiKlinik Onkoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN ÖZYİĞİT
- Fizyoterapi ve rehabilitasyon eğitimine yönelik tasarım tabanlı bir mobil öğrenme sisteminin geliştirilmesi ve değerlendirilmesi
For physiotherapy and rehabilitation education development and evaluation of a design-based mobile learning system
SERKAN YILDIRIM
Doktora
Türkçe
2022
Eğitim ve ÖğretimAnkara ÜniversitesiBilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAFİZE KESER
- Prostat kanserinde uygulanan statik yart teknikleri için eclipse tedavi planlama sisteminde fiziksel ve biyolojik plan optimizasyon algoritmalarının karşılaştırılması
The comparison of physical and biological plan optimization alghorthims of eclipse treatment planning system for static imrt treatments of early stage prostate cancers
YASEMİN KUNDAKÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FADİME AKMAN
DOÇ. ÖZLEM KARADENİZ