Iranian Journal of Medical Physics
Volume:2 Issue: 7, 2005

بر اساس آمار ارایه شده، در جهان غرب در هر سال 3800 مورد سرطان جدید به ازای هر یک میلیون نفر مشاهده می شود که در درمان بیش از 50% از آنها از پرتو درمانی بعنوان درمان اصلی و یا بخشی از مراحل درمانی استفاده می شود. در این رابطه با ارایه تکنیکهای جدید پرتو درمانی و در جهت اطمینان از توزیع دوز بهینه در ناحیه درمان از روش های مختلف دوزیمتری، از جمله تکنیکهای محاسباتی مونت کارلو استفاده می شود. این تکنیکها بر مبنای شبیه سازی بوده و از آنها بعنوان یک ابزار قوی در دوزیمتری و طرح درمان یاد می شود.
در این بررسی از کد MCNP-4C به منظور شبیه سازی شتابدهنده خطی نپتون 10PC بیمارستان امام رضا (ع) مشهد استفاده شده است. قسمتهای اصلی دستگاه شامل: هدف، کلیماتور نخستین، پنجره خروجی، کلیماتور اولیه، فیلتر مسطح کننده، اطاقک یونیزان و کلیماتور ثانویه می باشند. شبیه سازی چشمه در دو مرحله انجام گرفت. ابتدا چشمه الکترونی با توزیع گوسی از نظر انرژی و شدت در بالای هدف تعریف شد و سپس از طیف پرتوهای ایکس ترمزی به منظور تعریف چشمه فوتونی استفاده گردید. از آنجا که در حالت تولید فوتون، اجزا دستگاه تا زیر فیلتر مسطح کننده ثابت می باشند از طیف انرژی و توزیع فضایی فوتونها در زیر فیلتر به منظور تعریف چشمه فوتونی استفاده شد. همچنین به منظور بررسی پارامترهای دوزیمتری، یک فانتوم آب در SSD=100cm شبیه سازی گردید و در داخل آن آرایشی از دوزیمترها در امتداد محورهای X, Y, Z تعریف شدند.
در جهت اطمینان از شبیه سازی، توزیع دوز بر روی محور مرکزی و در خارج از مرکز برای میدانهای 5×5، 10×10، 20×20، 30×30 سانتی متر مربع مورد بررسی قرار گرفت و نتایج محاسباتی با اندازه گیری های عملی مقایسه شدند. اندازه گیری های عملی با استفاده از سیستم دوزیمتری موجود و اتاقک یونیزان RK و نرم افزار RFA Plus انجام شد. بررسی نتایج حاصل از محاسبات نشان می دهد توافق مناسبی بین منحنی های توزیع دوز در عمق بر روی محور مرکزی پرتو (pdd) و در خارج از محور مرکزی با اندازه گیری های عملی وجود دارد بطوریکه حداکثر اختلاف دوز در نقاط مورد نظر در حد 2% و در بیشتر موارد در حد 1% می باشد.
یافته های حاصل از این بررسی نشان می دهد که می توان از کد MCNP-4C برای شبیه سازی و بررسی توزیع دوز در رادیوتراپی استفاده نمود و در مواردی که اندازه گیری عملی برخی از پارامترهای دوزیمتری، غیرممکن و یا مشکل می باشد.، از این کد برای پیش بینی و بهینه سازی طرح درمان استفاده نمود.

هدف از پرتو درمانی، کنترل موضعی تومور همراه با حداقل عوارض جانبی است. بر اساس منحنی پاسخ تومور و بافت نرمال نسبت به دوز جذبی، دوز جذبی باید از صحت بالایی برخوردار باشد. در بسیاری از مراکز، دوزیمتری به روش in vivo با استفاده از دیودها برای بررسی صحت دوز جذبی انجام می شود. طبق گزارش ICRU حداکثر خطای مجاز دوز داده شده از دوز تجویز شده 5% می باشد.
دوز ورودی و خروجی 38 بیمار مبتلا به تومور مغزی تحت درمان با چشمه کبالت 60 به روش SSD بطور همزمان با استفاده از دیود، در یک نوبت اندازه گیری شد. در این پروژه از یک اتاقک یونیزاسیون 0.6 سی سی به منظور کالیبراسیون دیودها و تعیین فاکتورهای تصحیح، فانتوم آب و دو آشکارساز نیمه هادی نوع P- برای اندازه گیری دوز جذبی و تعیین میزان انتقال خروجی (Tex) بیمار استفاده شد. با استفاده از این وسایل، فاکتورهای کالیبراسیون و تصحیح بدست آورده شد، و نمودارهای مربوطه نیز رسم گردید. در تعیین دوز جذبی از فاکتورهای تصحیح SSD (بعلت اینکه SSD در تمام تابش ها برابر 80 سانتیمتر بود)، زاویه تابش و درجه حرارت (بعلت تغییرات کمتر از 1%) صرف نظر گردید.
خطاهای بزرگتر از 5% در دوز ورودی، خروجی و نقطه میانی تشخیص داده شد. بعلاوه، دوز ورودی، خروجی و نقطه میانی اندازه گیری شده با مقادیر محاسبه شده مقایسه گردید اختلاف معنی داری بین آنها دیده نشد (P>0.1). در نتیجه با توجه به عدم اختلاف معنی دار در دوز نقطه میانی، به منظور بررسی دوز داده شده به تومور مغزی، محاسبات از صحت قابل قبولی برخوردار هستند.

استریوتاکتیک رادیو سرجری روشی برای تابش متمرکز بر ضایعات داخل مغزی است. امروزه رادیوسرجری بر پایه شتابدهنده به دو روش نصب بر تخت یا بر پایه انجام یم شود. در روش اول نیاز به وسیله ای برای تثبیت سر بیمار به تخت درمان و جابجا کردن آن با دقت لازم می باشد. در مقاله حاضر، به ساختمان این وسیله که توسط مولفین طراحی و ساخته شده است و نیز آزمون های پذیرش جهت بررسی امکان استفاده از آن در درمان پرداخته شده است.
وسیله تثبیت سر بر اساس مشخصات تخت شتابدهنده خطی نپتون 10PC و عملکرد مورد نیاز طراحی و ساخته شد. این وسیله بطور عمده از آلومینیوم ساخته شده است و شامل چهار بخش اصلی: تسمه اتصال به تخت، ساختار پایینی با چهار حرکت، ساختار بالایی با دو حرکت مجهز به یک قفل و دو دسته و یک حلقه نصب قاب استریوتاکتیک می باشد. بعنوان آزمون پذیرش وسیله ساخته شده، دقت جابجایی، ثبات مکانیکی و دقت ایزوسنتریک این مجموعه مورد سنجش قرار گرفت.
نتایج بررسی ها حاکی از دقت جابجایی برابر 1 میلیمتر، عدم ثبات مکانیکی برابر 1.64 میلیمتر و عدم دقت ایزوسنتریک برابر 3.2 میلیمتر با سطح اطمینان 95% می باشد.
بر طبق توصیه گزارش (AAPM 54) وسیله تثبیت کننده سر باید بتواند سر را با دقت 1 میلیمتر جابجا کند که دستگاه ساخته شده از این لحاظ کاملا مطابق با توصیه مذکور می باشد. همچنین با در نظر گرفتن عدم دقت ایزوسنتریک که خود شامل عدم ثبات مکانیکی نیز می باشد، میتوان با اطمینان از این وسیله جهت درمان استریوتاکتیک استفاده کرد.

برآورد سفتی شریان ها نقش بسزایی در پیش بینی خطر ابتلا به بیماری های قلبی – عروقی دارد. تا کنون شاخص های متعددی برای تخمین سفتی شریان ها بر اساس تغییر فشار بازویی معرفی شده است، ولی به دلیل خطای حاصل از جایگزینی تغییر فشار شریان بازویی به جای شریان مورد بررسی مانند کاروتید، ارایه پارامتر الاستیک بر اساس مدل های مکانیکی بدون تکیه بر فشار شریان بازویی حایز اهمیت خواهد بود. در این پژوهش روشی برای برآورد سفتی شریان های بزرگ به وسیله تعیین غیر تهاجمی ضریب الاستیسیته به عنوان یکی از شاخص های سفتی شریان ارایه شده است.
در ابتدا مدل دینامیکی مناسبی برای جریان ضربانی خون درون شریان بر اساس معادلات ناویراستوکس در سیالات بیان شده است. سپس با توجه به معادلات الاستیسیته، روابط حاکم بر دیواره شریان با معادلات حاکم بر سیال جفت شده اند. دستگاه معادلات حاصل، با استفاده از مطالعات بالینی انجام شده بر اساس تصاویر فراصوتی داپلر بر روی فردی با شریان کاروتید سالم آورده شده است. بدین منظور تصاویر فراصوتی پس از ثبت و ذخیره در کامپیوتر در صورت خارج از شبکه (off-line) بازخوانی و سرعت جریان خون در خط مرکزی شریان، ضخامت دیواره شریان، فاصله زمانی یک سیکل قلبی و شعاع شریان در زمان های مختلف تعیین شد.
نتایج حاصل از حل تحلیلی معادلات تکمیل شده هفت گانه، نشان داد که در فرد سالم مورد آزمایش ضریب الاستیسیته 51 کیلوپاسکال می باشد.
این میزان مطابق دامنه معرفی شده در تحقیقات دیگر است. بر اساس این روش امکان ارزیابی غیرتهاجمی و کلینیکی سفتی شریان ها بوسیله اندازه گیری های فراصوتی شریان کاروتید مشترک، بدون نیاز به اندازه گیری فشار خون به صورت موضعی امکان پذیر خواهد بود.

هدف از این مطالعه تعیین شرایط بهینه برای بازسازی تصاویر توموگرافیک در مطالعات اسپکت می باشد. برای این منظور با الهام از فانتوم مغز هافمن، فانتوتمی طراحی شد که شرایط لازم برای مقایسه کمی و دقیق روش های بازسازی فراهم آورد. فانتوم به گونه ای ساخته شده است که می تواند برای تصویربرداری توموگرافیک و پلانار مورد استفاده قرار گیرد.
از فانتوم در دو حالت دو بعدی و سه بعدی تصویربرداری شد. تصاویر دو بعدی از لایه های فانتوم به عنوان مرجع جهت بررسی کیفیت تصاویر بازسازی شده از حالت سه بعدی فانتوم بکار گرفته شد. تصاویر با میزان شمارش متفاوت با استفاده از مقادیر متفاوت تکنسیوم 99m - تهیه گردید. تصاویر بدست آمده با فرمت اینترفایل به رایانه شخصی منتقل گردید. بازسازی با ترکیبات مختلف از پروجکشن ها و برای تمام تصاویر انجام شد. با توجه به حجم زیاد پردازش ها (6400 پردازش برای هر تصویر) نرم افزاری در محیط Matlab (Version 7) طراحی و پردازش ها بصورت خودکار انجام گردید. ملاک انتخاب بهترین تصویر بازسازی شده داشتن بیشترین مقدار مطلق شاخص کلی کیفیت تصویر در نظر گرفته شد.
در هر مقطع تصاویر بر اساس میزان شمارش 5-1 هزار، 15-5 هزار، 25-15 هزار و بالاتر از 25 هزار شمارش گروه بندی شدند. با بدست آوردن میانگین شاخص کلی کیفیت تصویر مقایسه انجام شد و بر اساس بالاترین میانگین شاخص کلی کیفیت تصویر فیلتر بهینه تعیین شد. در مرحله دوم انتخاب فیلتر بر اساس نوع کولیماتور برای چهار مقطع فانتوم انجام گرفت.
نتایج کمی این تحقیق نشان می دهد میانگین شاخص کلی کیفیت تصویر در تصاویر فیلتر شده با Hamming و Hanning نسبت به فیلترهای دیگر دارای مقدار کمتری می باشد. از اینرو این فیلترها، ضعیف ترین فیلترها هستند. فیلتر Wiener بدون توجه به میزان شمارش و نوع کلیماتور مناسب ترین فیلتر برای تصویربرداری اسپکت می باشد و تصاویر با کیفیت بهتری ایجاد می کنند. هم چنین تعیین پارامتر فیلتر به میزان شمارش قابل دسترس بستگی دارد.

ترموتراپی داخلی لیزر (LITT) به صورت زیر جلدی برای تخریب تومورهای کبدی با قطری کمتر از 5 سانتی متر مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش درمانی، اطلاعات جامع مبنی بر تاثیر روند تغییر دمای ناشی از افزایش توان تابش دهی در محدوده 2-4 وات به صورت پیوسته بر روی سطح ناحیه کربنی شده و منعقد شده گزارش نشده است، لذا در مطالعه حاضر با توجه به محدوده توان مورد استفاده در LITT، تغییر دمای بافت کبد در طول تابش دهی و پس از قطع تابش و نیز ابعاد منطقه تخریب شده مورد ارزیابی و مقایسه قرار می گیرد.
گرما درمانی در بافت کبد تازه گوسفند، به صورت in vitro با استفاده از لیزر پیوسته Nd: Yag با فیبر نوری Bare tip و زمان 300 ثانیه تابش دهی با توان های 2، 2.4، 3، 3.4 و 4 وات، سه بار در هر پروتکل اجرایی انجام شد. پایش دمایی در فاصله 2.5 میلی متری از نوک فیبر، توسط میکروترموکوپل سیمی انجام گردید و روند افزایش و کاهش دما در هر مورد ثبت شد. با توجه به توان لیزری اعمال شده، ابعاد ضایعه گرمایی شامل منطقه نکروزه و منطقه کربنی شده مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج پایش دمایی برای هر توان، به صورت مقدار میانگین رسم شد و ملاحظه گردید که با افزایش توان تابش دهی، حداکثر دمای بافت از 276.20 درجه سانتی گراد (در توان تابش دهی 2 وات پس از 308 ثانیه) به 728.40 درجه سانتی گراد (در توان تابش دهی 3.4 وات پس از 365 ثانیه) در فاصله 2.5 میلی متر از سر فیبر می رسد. در فاصله 6.0 میلی متر از سر فیبر با توان 4.0 وات حداکثر دما 86.40 درجه سانتی گراد پس از 325 ثانیه، حاصل خواهد شد. آنالیز رگرسیون غیر خطی برای متغیر مستقل زمان و متغیر وابسته دما برای هر توان لیزری در طول تابش دهی و پس از قطع آن، نشان دهنده همبستگی بالاتر تابع رگرسیون مکعبی در روند افزایش دما با ضریب همبستگی بیش از 0.99 و تابع نمایی در کاهش دما با ضریب همبستگی بیش از 0.89 با سطح معنی داری بسیار کوچکتر از 0.01 بود. بررسی ابعاد منطقه نکروزه و کربنی شده نیز نشان دهنده افزایش قطر منطقه نکروزه از 12.95 تا 16.15 میلی متر در محدوده انرژی 600 تا 1200 ژول است. دو برابر شدن انرژی داده شده به بافت، از 600 تا 1200 ژول، تنها موجب 25 درصد افزایش قطر ضایعه نکروزه شده است که می تواند بدلیل توسعه منطقه کربنی شده (حدود 56 درصد با افزایش همین سطح انرژی) و کاهش نفوذپذیری بافت نسبت به نور لیزر باشد و می توان نتیجه گرفت که با توجه به انرژی داده شده به بافت، توان های پایین تر (مانند 2 وات)، ناحیه نکروز بزرگتری، نسبت به توان های بالاتر (نظیر 4 وات) ایجاد می کنند.
بر اساس معادلات آهنگ دما در طول فرایند تابش دهی در محدوده توان LITT و نیز ابعاد ناحیه نکروزه ایجاد شده با در نظر گرفتن منطقه کربنی شده و محدودیت تابش، می توان طرح درمانی مناسب در درمان کارسینومای اولیه سلول های کبدی ارایه نمود.

یکی از مشکلاتی که در مورد بیماران مزمن کبدی با آن مواجه هستیم، رویه تشخیص است. روش تشخیصی متداول برای اینگونه بیماری ها عمدتا بر بیوپسی کبد استوار است که یک روش تهاجمی می باشد. مشخصه اصلی مورد استفاده برای تمایز میان کبد نرمال، هپاتیت و سیروز عبارتست از خصوصیت بافت سطح کبد. در این بررسی ابتدا یک تبدیل موجک بهینه بنام موجک گابور را معرفی نمودیم، سپس سه نوع از روش های استخراج ویژگی های بافت شامل روش آماری، روش تبدیل موجک دیادیک و روش تبدیل موجک گابور را مورد ارزیابی قرار دادیم. نتایج حاصل از تبدیل موجک دیادیک با موجک گابور مقایسه گردیده است.
الگوریتم پیشنهادی، بر تصاویر سونوگرافی کبدی، در سه گروه متمایز شامل کبد نرمال، کبد مبتلا به هپاتیت و سیروز کبدی اعمال شده است. در بررسی ما، 50 تصاویر نمونه از هر گروه بکار رفته اند. این تصاویر مربوط به بیمارانی می باشند که قبلا توسط بیوپسی تشخیص داده شده اند.
تصاویر مذکور با استفاده از یک دستگاه Toshiba Sonolayer SSA250A و ترانسدیوسر 3.75 مگاهرتزی واقع در مرکز بیمارستانی Cheng Kung کشور تایوان دریافت گردیده اند. برای هر تصویر، یک ناحیه مورد نظر (ROI) با ابعاد 75×35 پیکسل انتخاب شده است. ناحیه ROI بگونه ای انتخاب می شود که فقط بافت کبد را در بر بگیرد و شامل رگهای خونی یا مجاری صفراوی نباشد.
از «روش حداقل فاصله» برای کلاسه بندی استفاده شده به منظور ارزیابی نتایج تشخیصی، دو کمیت «حساسیت» و «ویژگی» برای هر روش محاسبه شده اند.
نتایج حاصله نشان می دهد که در تصاویر مربوط به هپاتیت، موجک گابور دارای حساسیت 85% می باشد، در حالیکه موجک دیادیک حساسیتی برابر 77% دارد. از سوی دیگر در تصاویر مربوط به سیروز کبدی، موجک گابور حساسیت 86% بدست می آورد در حالیکه حساسیت موجک دیادیک برابر با 78% است.
نسبت اختصاصیت موجک گابور در تصاویر هپاتیت و سیروز به ترتیب برابر 77% و 79% می باشد، این ارقام برای موجک دیادیک به ترتیب برابر با 65% و 72% می باشد.
بر مبنای بررسی های ما در کلاسه بندی بافت، تبدیل موجک گابور مناسب تر از تبدیلات موجک دیادیک و روش های آماری است، زیرا منجر به دقت کلاسه بندی بالاتری می گردد. یکی از عوامل اصلی این امر آنستکه تبدیل موجک دیادیک بخشیاز نواحی فرکانس میانی را از دست می دهد، در حالیکه موجک گابور تمام نواحی فرکانسی را حفظ می کند. بر مبنای مشاهدات ما بنیادی ترین اطلاعات مربوط به بافت، عمدتا در نواحی با فرکانس میانی متمرکز شده است. بنابراین با استفاده از موجک گابور، یک تجزیه انعطاف پذیرتر در تمام باند فرکانسی قابل دستیابی است که منجر به قابلیت بالایی در جداسازی اطلاعات بافت می گردد.

سرطان مری یکی از سرطانهای رایج در کشور ایران است، بطوری که ایران در زمره کشورهایی است که بالاترین بروز را دارد. رادیوتراپی مری یکی از روش های شناخته شده غیر جراحی و شیمی درمانی است که با هدف درمان رادیکال یا پالییتیو بکار می رود. حفظ اندامهای قلب و نخاع که در برابر دوز اشعه حساس و بحرانی تلقی می شوند، ضروری و از عوامل محدود کننده در درمان می باشد، بدین گونه که دوز دریافتی آنها نباید بیش از حد تحمل باشد.
در رادیوتراپی رایج، جهت درمان سرطان مری از تکنیکهای مختلف استفاده می شود. از بین آنها تکنیک دو میدان مقابل – موازی (POP) در خیلی از مراکز رادیوتراپی رایج است. تقریبا در 3/2 از کل جلسات تا تمام جلسات درمان ممکن است از این تکنیک استفاده شود. متاسفانه بکارگیری این تکنیک باعث می شود که قسمت زیادی از نخاع و قلب در میدان تابش قرار گیرد و موفقیت درمان این سرطان به دوز تحمل قلب و نخاع که از عوامل محدود کننده می باشند، بستگی دارد.
در این بررسی ده بیمار مبتلا به S.C.C. مری که نیازمند به رادیوتراپی خارجی بوده اند انتخاب و برای تمام آنها تصویربرداری سی تی اسکن انجام شد. داده های بیماران با استفاده از دیجیتال ساز به کامپیوتر طرح درمان وارد و طرح نقشه درمان برای هر بیمار در سه کیفیت باریکه کبالت 60، اشعه ایکس 6 و 10 مگاولت بدست آمد. وضعیت هندسی و پرتو تابی در همه موارد یکسان در نظر گرفته شد. دوز جذبی هدف درمان (مری)، قلب، دوز انتگرال و هیستوگرام آنها (DVH) در تمام موارد اندازه گیری و برای محاسبه سطوح و حجمها یک برنامه نرم افزاری نوشته شد که با دقت زیاد این کار را انجام می دهد.
ماکزیمم دوز نقطه ای در قلب نسبت به دوز نقطه مرجع 140، 125 و 115 درصد به ترتیب در کبالت 60، 6 و 10 مگاولت بدست آمد. دوز انتگرال قلب برای بیماری که بیشترین ضخامت قدامی – خلفی را داشت برای باریکه کبالت 60، باریکه 6 و 10 مگاوات به ترتیب 55.33، 54.17 و 51.66 گری کیلوگرم محاسبه گردید. اگر بجای کبالت 60 از باریکه فوتون 10 مگاولت استفاده شود کاهش 7% و چنانچه 6 مگاولت بکار گرفته شود کاهش 2% در ماکزیمم دوز نقطه ای در قلب مشاهده می گردد. استفاده از اشعه 10 مگاولت دوز انتگرال قلب را تا میزان 5 درصد نسبت به اشعه 6 مگاولت کاهش می دهد.
با توجه به افزایش دوز انتگرال قلب و نخاع در انرژی های پایینتر، در بیماران درشت اندام و یا تومورهای عمقی استفاده از شتاب دهنده هایی با انرژی های بالاتر اجتناب ناپذیر است. با وجود اینکه ماشین کبالت در کشورهای در حال توسعه دارای امتیازاتی است ولی برای تومورهای با عمق های کمتر مناسب می باشد.

رشد سریع و روز افزون صنعت ارتباطات و مخابرات و کاربری عمومی تلفن های همراه، بحث هایی را بر سر احتمال بروز عوارضی بر سلامت بشر بخاطر پرتوگیری از میادین رادیوفرکانس ناشی از این تلفن ها و یا ایستگاه های پایه آنها و سایر منابع نظیر رادار، امواج رادیو – تلویزیون و کاربردهای صنعتی و پزشکی برانگیخته است. نگرانی ها در این خصوص از آنجا نشات می گیرد که فن آوری های نو، معمولا بدون تدارک اطلاعات زمینه لازم برای عموم مردم درباره ماهیت آنها بوده و بحث کافی در خصوص موارد شک و یقین در مجامع علمی درباره احتمال عواقب مضر بر سلامتی بشر صورت نمی گیرد. اهمیت امر تا جایی است که سازمان بهداشت جهانی (WHO) از سال 1996 یک پروژه بین المللی در خصوص اثرات EMF را با مشارکت کمیسیون بین المللی حفاظت در برابر تشعشع غیر یونیزان (ICNIRP)، هفت موسسه و بیش از 45 مرکز ملی برای ارزیابی خطرات احتمالی امواج فوق بر سلامتی آغاز نموده است. در این پروژه بین المللی، محققین سراسر جهان بررسی هایی را در محیطهای in vivo و in vitro بر روی اثرات زیستی امواج رادیوفرکانسی انجام می دهند. با اینکه مطالعات در in vivo چشم انداز مهمی را به مکانیسم های پایه اثرات زیستی ناشی از پرتوگیری از EMF ضعیف ارایه داده اند، مطالعات در in vivo بر روی حیوانات آزمایشگاهی و انسان مدارک قانع کننده تری از عواقب مضر بر سلامتی را به همراه خواهند داشت. از طرفی مطالعات اپیدمیولوژیک، اطلاعات کاملا مستقل راجع به عوارض سو بر سلامتی بشر فراهم می آورند. با این حال، اینگونه مطالعات از محدودیت هایی برخوردارند، بویژه در مواقعی که خطر نسبی ضعیفی مطرح باشد. بهمین خاطر مطالعات اپیدمیولوژیک برای نمایان ساختن تاثیر پرتوگیری بر سلامتی توده جمعیتی، بویژه از فن آوری های نوین حایز اهمیت بوده است.