Akademik Veri Yönetim Sistemi
Yücel H. (Yürütücü), Akyürek S., Duru Birgi S.
TÜBİTAK Projesi, 2022 - 2024
İyonlaştırıcı radyasyon, özellikle foton radyasyonu; tanısal amaçlı olarak radyolojik uygulamalarda (genel radyografi/floroskopi, anjiyografi, bilgisayarlı tomografi (BT), kemik mineral yoğunluğu testi (DEXA densitometresi/DXA çift enerji absorpsiyometrisi), diş hekimliği vb.) yaygınca kullanılmaktadır. Bu uygulamalar arasında 150 kVP X-ışın sistemlerinin kullanıldığı BT uygulaması klinikte yaygınlaşmıştır. Bu sistemlerde baş-boyun tomografisinde hastaya verilen dozun planlanabilmesi için baş-boyun fantomuyla doz tahmini gerekmektedir. Bu nedenle, proje önerisinde antropomorfik özelliklerde hem pediatrik ve hem de yetişkin insan baş-boyun kısmını benzeştiren fantomlar üretilmesi amaçlanmaktadır. Ayrıca, iyonlaştırıcı radyasyonun özellikle lineer hızlandırıcılardan (LINAC) üretilen foton veya elektron demetlerinin hastaya dışardan uygulanması vasıtasıyla kanser tedavisinde çeşitli uygulama teknikleri (IMRT, GammaKnife, Arc Terapi (VMAT), Streotactic Radyocerrhahi (SRS)) yaygınlaşmaktadır. Radyoterapi, baş-boyun kanser tedavisinde kullanılan bir tedavi yöntemidir. Tedavide, ışınlanacak hedefin hacmiyle ışın alanlarının çakıştırılması gereklidir. Özellikle baş-boyun kanserlerinde, tümör hücreleri; hayati öneme sahip organlara çok yakındır ve radyoterapinin başarılı olmasında fantomların da kullanıldığı simülatörler yardımıyla sağlıklı dokuların korunarak hazırlanan radyoterapi planı çok önemlidir. Günümüzde baş-boyun kanser tedavisinde 6-15MV fotonlarla veya 12-16MeV elektron demetleriyle ya da kombinasyonlu olarak TPS vasıtasıyla; fraksiyonel (örneğin, 2Gy/fr) tedavi dozları, toplamda 60-70Gy’e kadar ulaşabilmektedir. Bu nedenle, Radyoterapide, öncelikle tedavi planlarının doğrulanması, kalite kontrollerinin (QA) yapılması gerekmektedir. Proje önerisinde, baş-boyun kanserlerinin sıkça görüldüğü ağız boşluğu, dudak, dilin 2/3’lük ön kısmı, diş eti (gingiva), yanak mukozası, ağız tabanı bölgesi, sert damak, çene ve dişlerin bulunduğu bir anatomik yapıda, baş kemiğine yakın yoğunlukta, göz çukurları, yaklaşık göz küresi ve kulaklar ve iç kısımda beyin ve nazal boşlukları temsil edecek ve antropomorfik baş-boyun fantomu tasarlanarak yerli imkânlarla üretilecektir. Pediatrik ve yetişkinlere özgü antropomorfik baş-boyun fantomu geliştirme fikri özgündür. Öneride, yumuşak doku, yağ (adipose), kafatası kemiği (ICRU44, yoğunluk:1,92gcm-3), çene ve dişler ve insan beyin dokusu; uygun termoplastikler ve epoksi matrisle karıştırılan inorganik kimyasal tozlar ve seramik mineraller incelenerek belirli organlara benzeştirilecektir. Fantom üretiminde kullanılacak malzemelerin, radyoduyarlılıkları, foton soğurma ve saçılma özellikleri, Hounsfield Unit (HU) ve yarı değer kalınlıkları (HVL) cinsinden belirlenerek fiziksel yoğunluklarıyla ilişkilendirilecektir. Kullanılacak malzemelerin 100 ve 120kVP BT demet kalitelerinde elde edilen numune görüntü analizinden malzemenin elektron yoğunluğu ile fiziksel yoğunluğu ilişkilendirilecektir. Bu yaklaşım özgündür.
Baş-boyun fantom geometrisi olarak “anonim” pediatrik ve yetişkinlerin baş-boyun BT taramalarından “3Dslicer” medikal görüntü işleme yazılımıyla oluşturulacak bir “baş-boyun cisim görüntüsü” detaylı işlenerek (*.stl) biçimlendirilmesi yapılacaktır. Bu cisim görüntüleri, Cura4.2 koduyla makine diline dönüştürülerek (*.gcode) termoplastik malzemeden ısıtarak yapıştırma (FDM) tekniğine göre çalışan üç boyutlu (3B) yazıcı baskı yöntemiyle modüler şekilde üretilecektir. Ağız ve çene yapısı açılır-kapanır şekilde iki duruşlu tasarlanacaktır. Dil, dudak ve kulak gibi yumuşak kısımlar sıvı silikon bazlı bileşimden oluşturulacaktır. Kafatası kemiği, solventsiz epoksi matrisli inorganik kimyasallardan ve çene kemiği ve dişler ise, yine epoksi matrisli seramik mineral tozlardan oluşturulacaktır. Bu proje önerisinde, üç boyutlu baskı teknolojileri ve kalıplama teknolojileri kullanılarak insan dokusunun farklı organ ve dokular için uygun materyaller ile üretilmesi fikri özgünlük içermektedir.
Proje önerisinde, bu amaçla ilk defa küçük radyasyon alan dozimetresine (small radiation field dosimetry) uygun Exradin W1 dedektörlü plastik sintilatör dozimetri (PSD) tekniği ile ağız boşluğu ve kafatası içi dahil, hedef ve riskli organlara verilen doz hızları ölçülecektir. LINAC’ta farklı foton ve elektron demetlerinde tedavi protokollerine uygun ışınlamalarda, hedef ve riskli organlara aktarılan doz dağılımları, yüksek uzaysal çözünürlükte RFD tekniği ile belirlenecektir.
Üretilen baş-boyun fantomları üzerinde dozimetrik ölçümlerle, radyoterapide klinik iş akışındaki QA değerlendirilmesi için geliştirilen bir araç olarak, aynı zamanda birden fazla dozimetre sistemini destekleyerek, hedef organa aktarılan dozun doğruluğunun kontrol edilmesi medikal sektörde yaygın kullanım sağlayabilir. Söz konusu antropomorfik baş-boyun fantomlarının, standart homojen fantomlara kıyasla sağlıklı dokuların korunması için riskli organlara verilen dozun TPS için de daha doğru girdi girilmesine imkân verecek olması, klinikte QA cihazı olarak yaygın etki oluşturacaktır ve geniş kullanım alanı bulacaktır.