ارزیابی تغییرات توزیع دز در مقطع نگاری کامپیوتری با تغییر موازی سازی با استفاده از فیلم EBT و فانتوم PMMA

نویسندگان

1 دانشکده پیراپزشکی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی

2 دانشگاه بین المللی امام خمینی- دانشکده علوم - گروه فیزیک

10.22052/3.3.43

چکیده

مقطع نگاری عرضی کامپیوتری(CT-Scan) یکی از روش­های تصویربرداری است که در آن با استفاده از پرتو ایکس تصاویر مقطعی از بدن با تباین (کنتراست) و تفکیک پذیری (رزولوشن) بالا به دست می­آید. با این حال پرتودهی ناشی از آزمون­های مقطع نگاری عرضی کامپیوتری نسبت به سایر روش­های تصویربرداری باعث انتقال دز بیشتر به افراد می­شود. هدف از این مطالعه ارزیابی نحوه توزیع دز در یک فانتوم معادل بافتاز جنس پلی متیل متا آکریلیک (PMMA) و همچنین بررسی نحوه تأثیر فاکتور موازی سازی (کولیماسیون) بر روی این توزیع با استفاده از فیلم­های رادیوکرومیکEBT  می­باشد.در این مطالعه فیلم­های رادیوکرومیکEBT را به ابعاد cm 5× 6 برش داده و با دستورالعمل پرتودهی مشخص با فاکتورهای موازی سازیmm 1، mm 3، mm 5، mm 7 و mm 10، در حالی که سایر پارامترهای تصویربرداری ثابت می­باشند مورد پرتودهی قرار دادیم. 48 ساعت پس از پرتودهی، فیلم­ها با استفاده از دستگاه روبشگر (مدل Power look 2100XL) و درکانال قرمز قرائت شدند.چگالی نوری(Optical density)  هر یک از فیلم­ها با استفاده از نرم افزار MATLAB به دست آمد. همانطور که انتظار می­رفت چگالی نوری فیلم با مقدار دز جذبی متناسب بود. همچنین نتایج آنالیز تصاویر نشان دادند که نحوه توزیع دز در دستگاه مقطع نگاری عرضی کامپیوتری  غیر یکنواخت می­باشد. علاوه بر آن، نتایج نشان دادند که مقدار شاخص دز حجمی اندازه­گیری شده توسط فیلم­های EBT در فاکتورهای موازی سازی متفاوت بیش از مقدار شاخص دز حجمی مندرج بر روی کنسول اپراتور می­باشد. این اختلاف در فاکتور موازی سازی برابر با mm 1 معادل 25/1% 5/13 % و در فاکتورموازی سازی برابر با mm 10 معادل 25/1% 7/0% می­باشد. همچنین مشخص شد که با افزایش فاکتور موازی سازی در دستگاه مقطع نگاری عرضی کامپیوتری، مقدار دز جذبی کاهش می­یابد. کمترین مقدار دز جذبی در فاکتور موازی سازی mm 10 و بیشترین مقدار دز جذبی در فاکتور موازی سازی، mm 1 مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of collimation on CT Dose distribution using EBT film and PMMA phantom

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Jafari 1
  • Sayed Mohammad Mahdi Abtahi 2
  • Mohsen Bakhshandeh 1
چکیده [English]

X-ray computed tomography is an imaging method which makes tomographic images with high contrast and resolution. However, CT-scans deliver much more radiation dose compared with other imaging techniques. The aim of this study was to evaluate two-dimensional dose distribution in a PMMA phantom as well as investigationof the effect ofcollimation factor on the dose distribution measuredusing GAF-Chromic EBT films. In this study the GAF-Chromic EBT films were cut to the dimensions of 6Í5 cm2 and exposured with different collimations (1, 3, 5, 7, 10 mm), while the other imaging parameters were fixed. After48 h post irradiation the films were reading using Power look 2100XL scanner model at the red channel. Then, the films were analyzed using MATLAB software.The optical density values ​​of each film wereatributed to the related absorbed dose. Image analysis showed that the dose distribution is non-uniform in CT-scan.Results showed that the CTDIvol measured by EBT filmswas more than that of shown on theoperator console. These differences in collimations of 1 mm and 10 mm were 13.5%1.25% and 0.7%1.25% respectively. It was also resulted that the CT dose was decresed withincrease in collimation. In addition, it was observed that the minimum and maximum dose were delivered by using  collimation factor of 10 mm and 1 mm respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Computed tomography
  • Radiation dosimetry
  • Collimation
  • EBT radiochromic film
  • PMMA phantom
[1] R.L.Dixon,K.E. Ekstrand. A Film Dosimetry System for Use in Computed Tomography. Radiology. 127 (1978) 255-258. [2] T.B.Shope, R.M.Gagne, G.C.Johnson. A method for describing the doses delivered by transmission x‐ray computed tomography. Med phys.8)1981(488-495. [3] E. Hall, D. Brenner. Cancer risks from diagnostic radiology. Br J Radiol. 81 (2014)362-378. [4] National Radiological Protection Board (NRPD), Doses from computed tomography (CT) examinations in the UK-2003 review, Report W67, P.Shrimpton, M.Hillier, M.Lewis, M.Dunn, UK(2005). [5] M.S.Pearce, J.A.Salotti, M.P.Little, K.McHugh, C.Lee, K.P.Kim, et al. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: a retrospective cohort study. The Lancet. 380(2012)499-505. [6] U.S. Food and Drug Administration (FDA). Performance standard for diagnostic x-ray systems and their major components. Final rule. Federal register, Report 70,USA (2005). [7] C.H.McCollough, S.Leng, L.Yu, Cody, D.D. J.M.Boone, M.F.McNitt-Gray. CT dose index and patient dose: they are not the same thing. Radiology. 259 (2011) 311-316. [8] S.Kim, T.T.Yoshizumi, G.Toncheva, S.Yoo, F.F.Yin. Comparison of radiation doses between cone beam CT and multi detector CT: TLD measurements. Radiat Prot Dosimetry. 132 (2008) 339-345. [9] S. Kim, T. Yoshizumi, G. Toncheva, S. Yoo, F.F. Yin, D. Frush. Estimation of computed tomography dose index in cone beam computed tomography: MOSFET measurements and Monte Carlo simulations. Health phys. 98 (2010) 683-691. [10] F. Khan The physics of radiation therapy.USA (Philadephia), Lippincott Williams & Wilkins, (2003). [11] M. Saylor, T. Tamargo, W. McLaughlin, H. Khan, D. Lewis, R. Schenfele. A thin film recording medium for use in food irradiation. Int J Radiat Appl Instrum C Radiat Phys Chem. 31 (1988)529-536. [12] P.J. Muench, A.S. Meigooni, R. Nath, W.L. McLaughlin. Photon energy dependence of the sensitivity of radiochromic film and comparison with silver halide film and LiF TLDs used for brachytherapy dosimetry. Med phys. 18(1991)769-775. [13] S.C. Uniyal, U.C. Naithani, S.D. Sharma, A.K. Srivastava. Radiochromic film dosimetry of rectal inhomogeneity and applicator attenuation in high dose rate brachytherapy of uterine cervix. J Appl Clin Med Phys. 13(2012)66-75. [14] S.A. Dini,R.A. Koona,, J.R. Ashburn, A.S. Meigooni. Dosimetric evaluation of GAFCHROMIC® XR type T and XR type R films. J Appl Clin Med Phys. 6(2005) 114-134. [15] W. Bich, M.G. Cox, P.M. Harris. Evolution of the\'Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement\'. Metrologia. 43)2006( S161-S166. [16] R. Gotanda, T. Katsuda, T.Gotanda, M.Eguchi, S.Takewa, A.Tabuchi, et al. Computed tomography phantom for radiochromic film dosimetry. Australasian Physics & Engineering Sciences in Medicine. 30 (2007) 194-199. [17] M.J. Butson, T. Cheung, K. Peter. Weak energy dependence of EBT Gafchromic film dose response in the 50kVp–10MVp X-ray range. Appl Radiat Isot. 64 (2006)60-62. [18] A. Rink, I.A. Vitkin, D.A. Jaffray. Energy dependence (75kVp to 18MV) of radiochromic films assessed using a real-time optical dosimeter. Med phys. 34(2007)458-463. [19] M. Lewis. ImPACT, Radiation dose issues in multi-slice CT scanning. technology update, ImPACT Report 3, UK,(2005). [20] M. Aweda, R.Arogundade. Patient dose reduction methods in computerized tomography procedures: A review. Int. J. Phys. Sci. 2(2007)1-9. [21] M.F. McNitt-Gray. AAPM/RSNA Physics Tutorial for Residents: Topics in CT: Radiation Dose in CT. Radiographics. 22 (2002) 1541-1553. [22] S. Brady, T. Yoshizumi, G. Toncheva, D. Frush. Implementation of radiochromic film dosimetry protocol for volumetric dose assessments to various organs during diagnostic CT procedures. Med phys. 37(2010)4782-4792. [23] J. Boivin, N. Tomic, B. Fadlallah, F.D. Blois, S. Devic. Reference dosimetry during diagnostic CT examination using XR-QA radiochromic film model. Med phys. 38(2011)5119-5129.