Iranian Journal of Medical Physics
Volume:2 Issue: 6, 2005

پروفسور جان کامرون، استاد فیزیک پزشکی، رادیولوژی و فیزیک در دانشگاه ویسکانزین (U.W.) دکترای خود را در زمینه فیزیک هسته ای در سال 1952 دریافت کرد. او در سال 1985 از فیزیک هسته ای به فیزیک پزشکی تغییر رشته داد. وی به عنوان یک دانشمند در سطح بین المللی در زمینه علوم تشعشع شناخته شده است. او موسس و اولین رئیس بخش فیزیک پزشکی در سال 1981 بود. همچنین وی نویسنده چندین کتاب در زمینه مصارف پزشکی اشعه و چگونگی عملکرد بدن می باشد. آخرین کتاب وی «فیزیک بدن» اهمیت فیزیک را در سلامتی و بیماری توصیف می کند. وی دزیمتری ترمولومینسانس را در سال 1960 توسعه داد که هم اکنون روشی اساسی برای اندازه گیری میزان اشعه دریافتی توسط کارگرانی که در معرض تابش قرار دارند، به شمار می آید)پروفسور Farrington Daniels، TLD را در سال 1954 اختراع کرد. اما از لحاظ تجاری پیشرفتی نداشت(. پروفسور کامرون در سال 1960 دانسیتومتر استخوان را ساخت، وسیله ای که برای آشکارسازی و ارزیابی پوکی استخوان به کار می رود، بیماریی که عامل شکستن استخوانهای لگن خاصره در 300,000 زن آمریکایی در هر سال می باشد. دانسیتومتر استخوان اولین کاربرد رادیوگرافی دیجیتال بود. این دستگاه مجهز به یک باریکه فوتون تک انرژی اسکن شده بود که توسط یک آنالیزور ارتفاع پالس آشکار و شمارش می شد. هم اکنون در حدود 45000 دستگاه از این نوع در جهان استفاده می شود. پروفسور کامرون توانست میزان دریافت اشعه ایکس پزشکی توسط بیمار را کاهش دهد. در سال 1970 وی به این موضوع پی برد که خطر ناشی از کیفیت پایین تصویر گرفته شده با اشعه ایکس به مراتب بیشتر از دز دریافتی توسط بیمار خواهد بود. او و همکارانش در U.W. پیشگامان ساخت تجهیزاتی برای کنترل کیفیت عکسهای گرفته شده، توسط اشعه ایکس بودند. آنها ابزار ساده اما موثری را برای ارزیابی تجهیزات اشعه ایکس بکار بردند. او و همسرش، موسس خصوصی اندازه گیری های تابش (RMI) را در شهر میدلتون در سال 1974 برای ساخت و فروش این تجهیزات تاسیس کردند. این وسایل برای تایید تجهیزات اشعه ایکس به کار رفته در تشخیص سرطان سینه در سراسر کشور استفاده می شود...

روش تصویربرداری پالسی نوری- صوتی با کاربرد وسیع در پزشکی، روشی است که در آن امواج ترموالاستیک فراصوتی بر اثر جذب پالس های نوری در رنگدانه ها ایجاد می گردند. این امواج در سطح بافت توسط مبدل های فراصوتی دریافت می شوند. مبدل فراصوتی با حساسیت و توان تفکیک مطلوب، تصویربرداری ملکولی از بافت های سطحی بدن نظیر پوست و عروق کوچک را میسر می نماید. در این مقاله، برای اولین بار حساسیت سیستم های آشکارساز نوری در مقایسه با حساسیت هیدروفون کالیبره شده تحت شرایط آزمایشگاهی یکسان اندازه گیری شد.
دو لیزر پالسی و پوسته (Nd:YAG)، سیستم آشکارسازی استرس نوری، سیستم آشکارسازی فابری پرو، هیدروفون سوزنی، فوتودیود سریع و اسیلوسکوپ رقمی 500 مگاهرتز استفاده شدند. پالس های لیزر)انرژی 10 میلی ژول، پهنای پالس 6 نانو ثانیه(توسط فیبرنوری به محلول آبی ایندوسیانین سبز تابیده شدند. بر اثر جذب پالس های در محلول، امواج صوتی ایجاد و در سطح بافت توسط آشکارسازهای فراصوتی دریافت گشتند. سطح دیگر آشکارساز تحت تابش پرتو پیوسته لیزر با طول موج 532 قرار گرفت. پرتو نوری مدوله شده توسط فوتودیود و اسیلوسکوپ رقمی آشکار شد. بدین ترتیب، سیگنال فوتواکوستیک به صورت سیگنال دوقطبی بر روی نمایشگر اسیلوسکوپ مشاهده گشت.
حساسیت آشکارساز استرس نوری در مقایسه با حساسیت تداخل سنج فابری پرو و هیدروفون سوزنی توسط نسبت سیگنال به نویز 2 و نویز معادل فشار 3 محاسبه شد.
نسبت سیگنال به نویز در هیدروفون و مبدل استرس نوری و فابری پرو به ترتیب 56 دسی بل، 45 دسی بل و 26 دسی بل بدست آمدند. NEP هیدروفون، فابری پرو و مبدل استرس نوری نیز به ترتیب 11 کیلو پاسکال، 13 کیلو پاسکال و 15 کیلو پاسکال بودند. بنابراین NEP فابری پرو از NEP مبدل استرس نوری 2 کیلو پاسکال بیشتر است.
بحث: NEP فابری پرو از NEP سیستم آشکارسازی استرس نوری بیشتر است. زیرا پهنای نوار آن از پهنای نوار استرس نوری 8 مگاهرتز بیشتر می باشد.
آشکارساز استرس نوری با حساسیت بالا و سطح فعال کوچک برای استفاده در روش های تصویربرداری نوری- صوتی بسیار مناسب می باشد.

یکی از معضلات پرتودرمانی تومورهای یک سوم فوقانی مری این است که بعلت همجواری آنها با نخاع ناحیه گردن، متفاوت بودن ضخامت ناحیه درمان و مایل بودن مسیر مری در طول فیلدهای درمانی، نخاع در اغلب تکنیکها در میدان تابش قرار می گیرد. و دز قابل توجهی دریافت می نماید که اگر بالاتر از حد تحمل آن باشد ممکن است عوارض جانبی شدیدی همچون تخریب بافت نخاع و فلج اندامها را ببار آورد. هدف از انجام این مطالعه تعیین دز دریافتی مری و نخاع ناحیه گردن از طریق اندازه گیری در داخل فانتوم پلکسی گلاس (PMMA) بوسیله دزیمتر ترمولومینسانس (TLD) و نیز با استفاده از اطلاعات جداول درصد دز عمقی می باشد.
در این مطالعه برای اندازه گیری دز دریافتی مری و نخاع، سه نوع فانتوم ناحیه گردن بر اساس ضریب توده بدن (Body Mass Index) و بر مبنای مرد مرجع (Reference Man) با استفاده از نرم افزار COREL DRAW 8 بصورت فانتوم چاق، متوسط و لاغر ساخته شد و با استفاده از کلیشه سی تی اسکن از "Alderson Rando Phantom" موقعیت نخاع و مری در سه ناحیه فوقانی (زیر فک)، تحتانی (ابتدای جناق سینه) و میانی تعیین گردید سپس با قرار دادن تراشه های TLD در نواحی فوق، پرتودرمانی با ده Set-up مختلف برای هر یک از فانتومها انجام شد.
نتایج و بحث: نتایج بدست آمده از این مطالعه نشان داد که در تمامی Set-up های مختلفی که بر روی فانتوم ها انجام شد، تفاوت زیادی بین میانگین دز اندازه گیری شده نخاع و مری وجود دارد. ضمن اینکه در تکنیک دو فیلد مایل قدامی، با شرایط زاویه چرخش 57? سر دستگاه)همراه با استفاده از وج 30? یا (15? و چرخش 15? سر تخت بیمار به سمت سر دستگاه، دز دریافتی برای مری حداکثر و برای نخاع حداقل خواهد بود.

تاخیر در ترمیم زخم در بیماران دیابتی یکی از مشکلاتی است که به دلیل نوروپاتی و اختلال در خونرسانی بافتها پدید می آید. بررسی آثار لیزرهای کم توان در پدیده های زیستی بویژه اثر لیزر کم توان هلیوم: نئون در ترمیم زخم از موضوعات مورد توجه محققان در سالهای اخیر می باشد. مطالعات قبلی نشان داده اند که استفاده از لیزر روند ترمیم زخم را تسریع می نماید بنابراین هدف از مطالعه حاضر بررسی اثر لیزر بر روند ترمیم زخم در موشهای دیابتی می باشد.
تعداد 100 سر موش سوری نر)با وزن 20-25 گرم(بطور تصادفی انتخاب و به دو گروه سالم)تزریق داخل صفاقی، 0.2 میلی لیتر سالین(و دیابتی)استرپتوزوتوسین 200 میلی گرم بر کیلوگرم، معادل 0.2 میلی لیتر(تقسیم شدند. هر یک از این گروه ها به دو گروه آزمون (تحت لیزر) و شاهد (بدون لیزر) تقسیم شده و در سمت راست ستون مهره های آنها یک زخم دایره شکل ایجاد شد. سپس این زخم ها با استفاده از لیزر کم توان هلیوم- نئون با چگالی انرژی 3.13 ژول بر سانتیمتر مربع و 2 بار در روز مورد تابش قرار گرفتند. بررسی روند ترمیم زخم به دو صورت ماکروسکوپی و میکروسکوپی صورت گرفت. در بررسی ماکروسکوپی درصد کاهش مساحت زخمها نسبت به روز ایجاد زخم در روزهای سوم تا سیزدهم هر دو روز یکبار محاسبه و مورد مقایسه قرار گرفت. در بررسی میکروسکوپی روند بهبود زخم از نظر بافت شناسی در روزهای سوم، پنجم، نهم و چهارهم در گروه های مختلف با استفاده از آزمون آماری آنالیز واریانس مورد مقایسه قرار گرفت.
نتایج نشان می دهند که بین مساحت زخم ها در گروه های آزمون و شاهد از نظر روند ترمیم زخم اختلاف معنی داری دیده می شود (P<0.05).
سرعت ترمیم در گروه های آزمون بیشتر از شاهد و مدت زمان فرآیند ترمیم زخم نیز کوتاه تر شده است. بنابرین استفاده از لیزر کم توان هلیوم- نئون می تواند موجب تسریع ترمیم زخم در موشهای دیابتی و سالم شود.

به علت مزیتهای فراوان تصویربرداری سونوگرافی از قبیل: غیرتهاجمی بودن، بهره گیری از پرتوهای غیریونیزان، قیمت ارزان، قابلیت تصویرگیری بلادرنگ و قابل حمل بودن، این روش تصویربرداری هر روز بیشتر از گذشته در تشخیص بیماری ها مورد استفاده قرار می گیرد. ولیکن این روش معایبی نیز دارد که از جمله آنها می توان به کیفیت پایین تصاویر سونوگرافی اشاره کرد.
نویز برفک را می توان از مهمترین علل کاهش کیفیت تصاویر در این سیستمها بر شمرد. به همین علت روش های مختلفی شامل فیلترهای مختلف (میانه، میانگین، وینر) و روش های دیگری با استفاده از تبدیل موجک برای کاهش این نویز طراحی شده اند که در این مقاله به بررسی و مقایسه این روش ها پرداخته شده است.
برای مقایسه روش های مختلف حذف نویز برفک، پارامترهای MSE و S/MSE و فاکتور بتا که به ترتیب بیانگر میزان خطا، میزان حذف نویز و میزان حفظ جزئیات در حذف نویز با استفاده از روش مورد نظر می باشند، مورد استفاده قرار گرفته اند.
در این پژوهش از بسته نرم افزاری (MATLAB) جهت نوشتن برنامه های مورد نیاز بهره گرفته شده است. همچنین از تصاویر سونوگرافی کبد شامل نویز واقعی و همچنین تصاویر با نویز ساختگی برای آزمودن روش های مختلف حذف نویز بهره گرفته شده است.
در یافته های بدست آمده که بصورت نمودار و جدول در اختیار می باشد، مشاهده شد که فیلترهای معمولی و تطبیقی موجود که برای حذف نویزهای جمعی مورد استفاده قرار می گیرند، علاوه بر حذف ضعیف نویز باعث از بین رفتن مقدار زیادی از جزئیات تصویر نیز می گردند. در میان روش های حذف نویز با استفاده از موجک نیز روش آستانه گذاری جهانی به علت تعیین غیر دقیق آستانه، باعث مات شدن تصویر می گردد و روش بیزین با وجود حذف نویز در عین حفظ جزئیات به میزان قابل قبول)با مقدار بتای در حدود (0.54 به علت پیچیدگی الگوریتم و بالا بودن حجم محاسبات در آن و همچنین وابستگی روش به تعیین دقیق پارامترها نیاز به تکمیل بیشتر دارد، ولی در میان روش های آستانه گذاری بیز و آستانه گذاری نرمال با پارامتر بتای نزدیکتر به یک و SNR بهتر در مقایسه با سایر روش ها به میزان قابل توجهی باعث حذف نویز در عین حفظ جزئیات می گردند.
با توجه به نتایج بدست آمده در این پژوهش می توان روش های آستانه گذاری نرمال و بیز را به عنوان بهترین روش ها در حذف نویز برفک موجود در تصاویر سونوگرافی معرفی کرد.

سرطان دومین علت عمده مرگ و میر در جهان می باشد. در این میان سرطان پستان و رحم از شایع ترین و بدترین بدخیمی ها در زنان محسوب می شوند. روش های مورد استفاده در درمان بافت های سرطانی در بسیاری از موارد تنها سبب کند شدن روند بیماری شده و اغلب از درمان آن عاجز هستند. بنابراین ضروری است که با توجه به اهمیت انسانی و اقتصادی این موضوع به روش های جدیدی که برای تشخیص و توقف روند رشد این بیماری در سالیان اخیر معرفی شده اند، توجه بیشتری کرد.
در این مقاله به روش گرمادرمانی با استفاده از کانونی نمودن امواج اولتراسوند با افزایش دمای بافت در منطقه سرطانی، فعالیت حیاتی سلول قطع می شود. مهم ترین مسئله کانونی کردن این امواج می باشد. لذا، برای متمرکز کردن امواج فراصوتی در یک ناحیه کانونی یک تراگردان طراحی شده است. ضروری است ابتدا توزیع فضایی فشار در محل با استفاده از انتگرال رایله موج حاصل شده از معادله، محاسبه شود. توزیع دمایی بوجود آمده با استفاده از داده های بدست آمده برای فشار محاسبه شده است. با استفاده از معادله بیو - هیت پنس تغییرات دمایی ایجاد شده در بافت های زنده با دقت بالایی محاسبه شده است.
نتایج حاصل از شبیه سازی بیانگر آن است که با بکارگیری معادله بیو- هیت و با در نظر گرفتن آهنگ انتقال انرژی در بافت ها در زمان معین، می توان به دمایی که در آن بافت های سرطانی از بین می روند، دسترسی پیدا کرد. با توجه به منحنی فرکانس- انرژی ملاحظه می شود که فاصله فرکانسی 470-520 کیلوهرتز توان لازم برای افزایش دما تا 45 درجه سانتی گراد را جهت تخریب تومورهای سرطانی تامین می کند. با استفاده از داده های موجود توزیع فضایی دما در مدل پستان محاسبه شده است.
نتایج حاصله از شبیه سازی نشان می دهد که توزیع دمایی حاصل از حل معادله بیو- هیت و انتقال امواج فراصوتی به درون پستان، مقادیر کیفی و کمی قابل قبولی را در افزایش دما بدست می دهد. تقریب های همرفتی در انتقال گرما در درون پستان در کنترل افزایش دما موثر واقع شده است. به منظور دست یابی به نتایج صحیح تر و با خطای کمتر، باید فرض های در نظر گرفته شده در محاسبات تصحیح شده و همچنین ضریب تضعیف امواج فراصوتی در داخل بافت نیز در محاسبات اعمال شود. میزان آهنگ جریان خون در پستان که نحوه توزیع گرما و میزان افزایش دما را تحت تاثیر قرار می دهد باید مورد مطالعه و بررسی بیشتری قرار گیرد.

در تصویربرداری از پوست با امواج فراصوت بسیاری از ضایعات پوستی قابل تشخیص نیستند. برای حل این مشکل از تخمین مشخصات پوست استفاده می شود که در آن پارامترهای پوست مستقیما از سیگنال پراکنش بازگشتی از پوست، استخراج می شوند. اغلب روش های تخمین مشخصات پوست که تاکنون استفاده شده اند مبتنی بر تغییر اندازه سیگنال فراصوت به هنگام پراکنش از پوست بوده اند. در این مقاله روشی جدید برای تخمین مشخصات پوست با استفاده از امواج فراصوت ارایه می شود که علاوه بر تغییر اندازه، اطلاعات مربوط به تغییر شکل موج فراصوت بازگشتی را نیز در تخمین مشخصات پوست مورد استفاده قرار می دهد.
در روش پیشنهادی این مقاله رفتار هر لایه از پوست در برابر امواج فراصوت به صورت یک فیلتر مدل شده و تابع تبدیل آن، با ابزارهای شناسایی سیستم نظیر وینر، تخمین کمینه واریانس و آمارگان مرتبه بالا تخمین زده می شود. این روش هم روی دادگان حاصل از شبیه سازی و هم روی دادگان حاصل از ساخت یک مجموعه آزمایشگاهی، آزمایش شده است. اعمال این روش روی دادگان حاصل از شبیه سازی به منظور بررسی توانایی آن ها در تفکیک لایه های پوست در شرایط مختلف انجام گردیده است. در ادامه تحقیق، فانتوم هایی که با توجه به هندسه و خواص آکوستیک پوست طراحی و ضایعات مشخص در آن ها ایجاد شده اند، با استفاده از یک سیستم فراصوت آزمایش شده اند. برای هر یک از ضایعات دوفانتوم و برای هر فانتوم تعداد 60 موقعیت در سه عمق مختلف (برای حصول عدم وابستگی روش به عمق) آزمایش شده اند.
آزمایش های انجام شده، نشان می دهند که ضایعات همنوع در فانتوم های مختلف، توابع تبدیلی با شکل های مشابه نتیجه می دهند. با استفاده از طبقه بندی برای تفکیک ضایعات و با استخراج ویژگی های شکلی، ضایعات مورد نظر در فانتوم های این تحقیق با خطای 5 درصد برای هر ضایعه از یکدیگر تفکیک گردیده اند.
نتایج حاصل، حاکی از آن هستند که شناسایی سیستم و روش های مورد استفاده در این تحقیق، قابلیت شناسایی و تفکیک ضایعات در اعماق مختلف از فانتوم های پوست را دارا هستند. بدین ترتیب روش پیشنهادی امکان تشخیص برخی از ضایعات پوستی که در حال حاضر توسط روش های موجود قابل تشخیص نیستند را بدون نیاز به بالا بردن فرکانس موج فراصوت (که منجر به کاهش عمق تصویربرداری می شود) فراهم می آورد.

دوزیمتری پرتوها در رادیوتراپی دارای اهمیت بالایی می باشد. زیرا رادیوتراپی موفقیت آمیز مستلزم تابش دقیق دوز به حجم سرطانی در بافت است. روش کلارکسون یکی از روش های مهم و کارآمد در رادیوتراپی است که از آن در محاسبه درصد دوز عمقی در قسمتهای باز میدانی نامنظمی که قسمتی از آن بلوک شده است، استفاده می شود. از جمله مواردی که روش کلارکسون قادر به توضیح آن نمی باشد محاسبه درصد دوز عمقی در زیر وج و زیر نقاطی است که به طور کامل یا جزئی بلوک شده اند. در این تحقیق سعی شده است تا با تعمیم روش کلارکسون، روشی برای محاسبه درصد دوز عمقی در زیر یک فیلتر پله ای ارائه شود. برای اینکه بتوان با تقریب قابل قبولی توزیع درصد دوز عمقی در زیر قیلتر پله ای را به عنوان توزیع درصد دوز عمقی گوه ای با همان ابعاد در نظر گرفت، باید تعداد پله ها به اندازه کافی باشد به طوریکه عرض پله ها در مقایسه با عرض میدان کوچک باشد.
با استفاده از روش کلارکسون، مقادیر درصد دوز عمقی در نقاط زیر هر پله میدانهای 8×8، 8×10، 8×12، 8×14 و 8×16 سانتی متر مربع چشمه کبالت 60 و در عمقهای 5، 10، 15 و 20 سانتی متر محاسبه شده و با مقادیر اندازه گیری مربوط به نقاط متناظر مقایسه شده اند. بدین منظور، مقادیر (PDD)d=5/(PDD)d=15 و(PDD)d=10/(PDD)d=20 مربوط به محاسبه و اندازه گیری با یکدیگر مقایسه شده اند. برای انجام محاسبات از نرم افزار Excel 2000 استفاده شده است. اندازه گیری های دوز، در فانتوم پر از آب و با استفاده از اتاقک یونیزاسیون فارمر صورت گرفته است.
میانگین قدر مطلق اختلاف مقادیر (PDD)d=5/(PDD)d=15 و (PDD)d=10/(PDD)d=20 مربوط به محاسبه و اندازه گیری برای میدانهای 8× 8تا 8×16 به ترتیب عبارتند از: 0.3861 برای میدان 8×8، 0.3347 برای میدان 8×10، 0.2381 برای میدان 8×12، 0.2416 برای میدان 8×14 و 0.3293 برای میدان 8×16. این میانگین برای همه میدانها برابر است با 0.3059.
با توجه به اینکه فرمول صریحی برای محاسبه درصد دوز عمقی در زیر فیلتر گوه وجود ندارد، لذا فرمول ارائه شده در این تحقیق می تواند در تسریع طراحی درمان بیماران مفید باشد.

تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی، روش غیر تهاجمی مفیدی جهت بررسی و نقشه برداری از عملکرد مغز انسان بویژه برای مطالعات عملکرد بینایی در کورتکس پس سری می باشد. "بهینه سازی محرک های بینایی در قالب تکالیف بینایی مختلف" کسب پاسخ های معنی دار و سیگنال های قوی، یکی از مهمترین موارد قابل بررسی در این زمینه می باشد.
تاثیر پارامترهای فیزیکی محرک های بینایی از جمله فرکانس زمانی، الگوهای مختلف شبکه موج مربعی و شبکه موج سینوسی و دو وضعیت مختلف استراحت یعنی بکارگیری صفحه سیاه و سفید جهت آشکار سازی فعالیت کورتکس بینایی در روش تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی در چهارده داوطلب سالم مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج نشان می دهد که پاسخ سیگنال "بلد" در فرکانس زمانی 8 هرتز و استفاده از صفحه یکنواخت سیاه در حالت استراحت به حداکثر خود می رسد و در دو الگوی مختلف شبکه موج مربعی و شبکه موج سینوسی اختلاف معنی داری نشان نمی دهد.
پارامترهای فیزیکی تکلیف بینایی در آشکار سازی فعالیت کورتکس بینایی در روش تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی موثر بوده، بطوریکه محرک بینایی با فرکانس زمانی 8 هرتز و ترجحا به شکل الگوی موج مربعی همراه با استفاده از یک صفحه کاملا سیاه در هنگام استراحت جهت اخذ سیگنال های قوی و معنی دار مناسب است. این نتایج با نتایج تحقیقات اخیر، مکانیزم اپتیکی چشم و ویژگی های عملکرد سلولهای عصبی در کورتکس بینایی هماهنگی دارد.