فهرست مطالب

Medical Physics - Volume:3 Issue: 11, 2006

Iranian Journal of Medical Physics
Volume:3 Issue: 11, 2006

  • 110 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1385/05/24
  • تعداد عناوین: 10
|
  • محمد تقی بحرینی طوسی، حبیب الله مرادی فرادنبه، هدی زارع صفحات 1-8
    مقدمه
    برای بیش از هشت دهه محققین تلاش نموده اند تا طیف اشعه ایکس تشخیصی را پیش بینی نمایند. کیفیت تصویر، دوز بیمار و قرائت اتاقک یونیزاسیون تحت تاثیر طیف انرژی اشعه ایکس قرار می گیرند. در این مطالعه از کد MCNP-4C برای شبیه سازی طیف انرژی اشعه ایکس تشخیصی استفاده شده است. تاثیر جنس هدف، فیلتر، ولتاژ تیوب، نوسان ولتاژ و زاویه آند بر طیف انرژی اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفته است.
    مواد و روش ها
    فایل ورودی کد MCNP-4C شامل کارت هندسه دستگاه و کارت اطلاعات می باشد. در این فایل کارتهای جداگانه برای وارد نمودن اطلاعات مربوط به هندسه دستگاه اشعه ایکس، منبع الکترون، بازه انرژی و. .. تعریف گردیدند. برای شبیه سازی ترابرد الکترون در محیط مادی، تولید الکترون، تولید فوتون و توزیع زاویه ای کامل پدیده بر مراشترالونگ مورد مطالعه قرار گرفتند. برخورد فوتون با محیط مادی و پدیده های مشابه نظیر تولید الکترون و پراکندگی همدوس مورد بررسی قرار گرفتند.
    نتایج
    طیف اشعه ایکس تشخیصی برای ولتاژهای 60، 70، 80 و 90 کیلو ولت با استفاده از فیلترهای معادل 2/1 میلیمتر آلومینیوم و 5/0 میلیمتر بریلیم بدست آمد. همچنین طیف اشعه ایکس برای ولتاژهای 100، 110، 120، 130 و 140 کیلو ولت با استفاده از فیلترهای معادل 5/2 میلیمتر آلومینیوم و 2/1 میلیمتر بریلیم شبیه سازی شد. تمام این طیف ها برای زوایای آند 9، 12، 15، 18 و 21 درجه بطور جداگانه محاسبه گردیدند. برای ارزیابی تاثیر نوسان ولتاژ طیف های ناشی از ولتاژ 100 ولت بدون نوسان و با 3، 5، 10، 15، 20، 25، 30، 50 و 100 درصد نوسان شبیه سازی شدند.
    بحث و نتیجه گیری
    هر یک از طیف های شبیه سازی شده با استفاده از کد MCNP-4C با طیف نظیر آن در گزارش 87IPEM مقایسه گردیدند. هر دو طیف نظیر از نظر آماری با استفاده از آزمون تی-زوج مقایسه گردیند، نتیجه حاکی از تطبیق بسیار خوب طیف های نظیر است. نتایج این مطالعه شبیه سازی طیف اشعه ایکس تشخیصی با دقت بسیار بالا با استفاده از کد MCNP-4C را تایید می کند. اثر جنس هدف، ولتاژ تیوب، نوسان ولتاژ و زاویه آند برای هر طیف مورد بحث قرار گرفتند.
    کلیدواژگان: شبیه سازی مونت کارلو، طیف اشعه ایکس، کد MCNP، 4C، ترابرد اشعه، رادیولوژی تشخیصی
  • بررسی عملکرد کالیماتور های تیغه ای در پزشکی هسته ای با در نظر گرفتن تابع نقطه گستر[1]و تابع تغییر انتقال[2]برای تابشهایی با انرژی 140کیلو الکترون ولت
    مهسا بهبهانیان، سعید سرکار، علیرضا کمالی اصل صفحات 9-19
    مقدمه
    بهبود کیفیت تصویر در پزشکی هسته ای کمک زیادی به تشخیص بیماری ها می کند. اما تصاویر حاصل از دستگاه های پزشکی هسته ای امروزی دارای کیفیت مناسب نیستند و بسیاری از جزئیات در تصاویر دیده نمی شود. در سال 1995 کالیماتور های تیغه ای جهت بهبود کیفیت تصویر پیشنهاد شدند.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش، مقایسه دو سیستم با کالیماتورهای تیغه ای و لانه زنبوری انجام شده است، این سیستم ها بوسیله کد مونت کارلو شبیه سازی وبا نتایج تجربی ارزیابی شدند. برای هر دو سیستم از آشکارساز یدید سدیم با ضخامت8/3 اینچ استفاده شد. از طرفی چون هدف مقایسه دو سیستم با کالیماتورهای تیغه ای و لانه زنبوری است پارامترهای این دو کالیماتور یکسان در نظر گرفته شدند.کالیماتور تیغه ای شبیه سازی شده، شامل 50 تیغه سربی می باشد که تصویر حاصل، از چرخش صفر تا180 درجه ای کالیماتور با 73 گام 5/2 درجه بدست می آید. قدرت تفکیک فضایی، بهره وری آشکارسازی، بهره وری هندسی وتابع تغییر انتقالبرای این دو سیستم محاسبه و مقادیرحاصل از آن مقایسه شد. همچنین تابع تغییر انتقال سیستم تیغه ای با استفاده از تبدیل فوریه تابع نقطه گستر نیز بدست آمد.
    نتایج
    مقدار قدرت تفکیک فضایی وتابع تغییر انتقال بدست آمده در سیستم های ذکر شده، تقریبا یکسان، ولی مقدار بهره وری آشکارسازی سیستم تیغه ای 1/51 برابر سیستم لانه زنبوری در هوا بدست آمد، و بهره وری هندسی آن 34/1 برابر سیستم لانه زنبوری شد.
    بحث و نتیجه گیری
    برتری کالیماتور های تیغه ای نسبت به کالیماتور های امروزی را به وضوح با مقایسه بهره وری هندسی وبهره وری آشکارسازی دو سیستم میتوان دید. اگر چه بهره وری و قدرت تفکیک فضایی با هم رابطه عکس دارند اما در سیستم با کالیماتور تیغه ای با افزایش بهره وری سیستم قدرت تفکیک فضایی در حد کالیماتورهای امروزی[3]LEGPباقی مانده است.
    افزایش بهره وری در سیستم با کالیماتور تیغه ای باعث افزایش مقدار سیگنال به نویز و در نتیجه کاهش خطای آماری شده است در نتیجه استفاده از این کالیماتور این امکان را فراهم می کند که تصویری با کیفیت بهتر و با زمان تصویربرداری کوتاه تر میسر گردد. همچنین بدلیل افزایش بهره وری می توان مقدار دز تزریقی به بیمار را در شرایط خاص کاهش داد.
    کلیدواژگان: کالیماتورتیغه ای، تابع نقطه گستر، تابع تغییر انتقال، بهره وری، کالیماتور لانه زنبوری، شبیه سازی مونت کارلو
  • مجید جدیدی، سید محمد فیروزآبادی، علی رشیدی پور، بهرام بلوری، یعقوب فتح الهی صفحات 21-28
    مقدمه
    با افزایش کاربری تلفن همراه، تابش گیری ناشی از میدان های الکترومغناطیسی حاصل از گوشی و آنتن های گیرنده/ فرستنده تلفن همراه افزایش یافته است. این مطالعه به منظور بررسی تاثیر میدان الکترومغناطیسی امواج 950 مگاهرتز سیستم تلفن همراه GSM بر امپدانس الکتریکی ناحیه هیپوکمپ صورت گرفت.
    مواد و روش ها
    56 موش بزرگ آزمایشگاهی مذکر از نژاد ویستار (با سنی حدود 3 ماه و وزن 15±220 گرم)، بطور تصادفی به هفت گروه شامل تابش دهی کاذب، سه گروه تابش دهی با چگالی توان 835/0 میلی وات بر سانتی متر مربع و سه گروه تابش دهی با چگالی توان 166/1 میلی وات بر سانتی متر مربع تقسیم شدند. حیوانات در مدت سه روز در معرض 10 جلسه تابش دهی 45 دقیقه ای قرار گرفتند. پس از آخرین تابش دهی، امپدانس الکتریکی بین دو بخش مسیر پرفوران و شکنج دندانه دار هیپوکمپ اندازه گیری شد.
    نتایج
    آنالیز آماری داده های آزمون، بیانگر عدم وجود اختلاف معنی دار بین گروه تابش دهی کاذب وگروه های تابش دهی با چگالی توان 835/0 میلی وات بر سانتی متر مربع بود، در حالیکه در چگالی توان 166/1 میلی وات بر سانتی متر مربع، گروه های تابش دهی با امواج الکترومغناطیسی 950 مگاهرتز مدوله و امواج GSM امپدانس الکتریکی کمتری داشتند.
    بحث و نتیجه گیری
    نتایج حاصل بیانگر آن است که تابش گیری تمام بدن موش بزرگ آزمایشگاهی با امواج 950 مگاهرتز در چگالی توان 166/1 میلی وات بر سانتی متر مربع، امپدانس الکتریکی بافت هیپوکمپ را کاهش می دهد.
  • هدی زارع، محمدتقی بحرینی طوسی، شهرام بیانی، ساسان اسمعیلی صفحات 29-36
    مقدمه
    استفاده از آنژیوگرافی در سالهای اخیر به سرعت افزایش یافته است که در این میان به علت بالا بودن زمان تابش اشعه و نزدیکی متخصصین قلب و عروق به میدان تابش مقدار دوز دریافتی این افراد قابل توجه می باشد. با توجه به اینکه میزان دوز دریافتی وابسته به نوع تجهیزات موجود، نوع و روش معاینه است، در این تحقیق مقدار دوز دریافتی هر متخصص قلب و عروق در بخش آنژیوگرافی دو بیمارستان آموزشی مشهد اندازه گیری شده است.
    مواد و روش ها
    تعداد 98 معاینه آنژیوگرافی عروق کرونر و 31 آنژیوپلاستی مورد ارزیابی قرار گرفت که از این تعداد 55 آنژیوگرافی و 18 آنژیوپلاستی در بیمارستان A و 43 آنژیوگرافی و 13 آنژیوپلاستی در بیمارستان B انجام شده است. در بیمارستان A، 7 متخصص قلب و عروق و در بیمارستان B، 5 متخصص قلب و عروق مورد بررسی قرار گرفتند. در هر معاینه دوز تیروئید، گناد، دست چپ و دست راست متخصص قلب و عروق با استفاده از دوزیمترهای ترمولومینسانس اندازه گیری شد. به این ترتیب که دوزیمترها در قابهای مخصوص از جنس PMMA روی مچ هر دو دست و پشت حفاظ سربی در محل تیروئید و گناد نصب گردیدند. میانگین دوز هر ارگان (تیروئید، گناد، دست چپ و راست) برای هر متخصص قلب و عروق محاسبه شد.
    نتایج
    نتایج بدست آمده نشان می دهد که در هر معاینه آنژیوگرافی بیشترین دوز تیروئید و گناد متخصصین قلب و عروق به ترتیب 3/100 و 6/83 میکرو سیورت می باشد. کمترین مقدار دوز دست چپ 8/31 میکروسیورت و بیشترین مقدار آن 7/358 میکروسیورت است. همچنین دوز دست راست نیز از 12 تا 124 میکروسیورت متغیر می باشد.
    در آنژیوپلاستی کمترین دوز تیروئید، گناد، دست راست و دست چپ به ترتیب 7/18، 20، 69 و 1/152 میکروسیورت می باشد و مقادیر بیشینه آن به ترتیب 7/56، 7/46، 4/119 و 8/245 میکروسیورت است.
    بحث و نتیجه گیری
    در این مطالعه مقادیر بدست آمده از دو بیمارستان A و B از لحاظ آماری مورد بررسی قرار گرفتتند و با سطح اطمینان 95% اختلاف معنی داری بین نتایج دو بیمارستان مشاهده نشد. با توجه به ماکزیمم مقدار دوز دست چپ که در این مطالعه بدست آمده است و حدود توصیه شده توسط 60-ICRP هر متخصص قلب و عروق می تواند حداکثر در هفته 25 آنژیوگرافی انجام دهد.
    کلیدواژگان: آنژیو گرافی، آنژیوپلاستی، دوز جذبی، دوزیمتر ترمولومینسانس
  • مطالعات برون تنی و درون تنی روی تاثیر پالسهای الکتریکی در درمانهای فتوداینامیک با 5 آمینولوونیلیک اسید
    آمنه سازگارنیا، علیرضا خویی، محمدحسین بحرینی طوسی، محمود محمودی، رضا فیضی صفحات 37-50
    مقدمه
    فتوداینامیک تراپی با 5 آمینولوونیلیک اسید یکی از روش های درمان بدخیمی های سطحی و قابل دسترس بدن است. با توجه به عوارض جانبی این رنگ دارو ومشکلاتی که در ارتباط با موضع یابی آن وجود دارد، یافتن راه حلی به منظور کاهش دوز و موضع یابی بهتر آن میتواند راهگشایی برای افزایش بازده درمان مذکور باشد. در این پژوهش، تاثیر پالسهای الکتریکی در تسهیل ورود 5 آمینولوونیلیک اسید به سلولها مورد بررسی قرار گرفته است تا شاید بتوان اهداف فوق را تامین نمود.
    مواد و روش ها
    تحقیق در دو فاز برون تنی و درون تنی بر روی رده سلولی فیبروسارکومای وهی164[1]موش بالب سی به منظور مطالعه اثر درمانهای فتوداینامیک در حضور و غیاب پالسهای الکتریکی، با استفاده از رنگداروی 5 آمینولوونیلیک اسید در گروه های مختلف انجام شده است. دوز الکتریکی، قبل از مجاورت سلولها با 5 آمینولوونیلیک اسید و 10 دقیقه پس از تزریق دارو در بافت توموری، توسط الکتروپوریتور و نور از طریق منبع نوری غیر همدوسدر قله طول موج 630 نانومتر اعمال گردید. سپس، میزان بقای سلولی با استفاده از آزمون ام تی تی در آزمایشات برون تنی تعیین شد. برای مطالعات درون تنی، حجم تومورها محاسبه و آزمایشات آسیب شناسی انجام گرفت.
    نتایج
    داده های برون تنی نشان داده است کمترین درصد بقای سلولی با غلظت یک میلی مولار 5 آمینولوونیلیک اسید و با اعمال پالس های الکتریکی 900 ولت بر سانتی متر به دست آمده است. درغلظت 2/0 میلی مولار 5 آمینولوونیلیک اسید در دوز نوری بالاتر، تفاوت معنی دار بین نمونه های بدون پالس با نمونه های پالس گرفته ثبت شده است. مطالعه بافت شناسی تومورها حاکی از آن است در نمونه های درمان کامل، نکروز در اطراف محل تزریق رنگ دارو ایجاد گردیده است. درصد پسرفت تومورها درگروه کنترل 7/1، در گروهی که فقط پالسهای الکتریکی دریافت کرده اند،6/3 در گروه بدون پالس و با درمان فتوداینامیک 0/ 42 و درگروه با پالس و درمان فتوداینامیک، 3/83 تعیین شده است.
    نتیجه گیری
    انتظار میرود با کاهش غلظت رنگ دارو و اعمال پالسهای الکتریکی در آغاز انکوباسیون سلولها با 5 آمینولوونیلیک اسید و تسهیل ورود آنها به سلولها، بتوان کارایی درمانهای فتوداینامیک را افزایش داد. اعمال دوز الکتریکی به تومور، منجر به افزایش تخریب سلولهای تومور شده است، پیش بینی می شود این مشاهده، ناشی از افزایش ورود 5 آمینولوونیلیک اسید در نتیجه تراوایی سلولها پس از اعمال پالس باشد. بدین ترتیب در این درمانها می توان به پاسخ مطلوبتری در دوز های کمتر دست یافت و از عوارض جانبی این درمانها کاست.
    کلیدواژگان: الکتروپوریشن، 5 آمینولوونیلیک اسید، رده سلولی وهی164، پالس الکتریکی، درمان فتوداینامیک، تومور فیبروسارکوما
  • سعید کریمی فرد، علیرضا احمدیان، محمد خوشنویسان صفحات 51-68
    مقدمه
    سیگنال الکتروکاردیوگرافی یکی از مهمترین معیارهای پزشکان در تشخیص بیماری و یا سلامت یک شخص می باشد. در این مقاله سعی شده است با استفاده از ویژگی های آمارگان مراتب بالا به همراه قدرت مدل سازی بر اساس توابع پایه هرمیتی، الگوریتمی مناسب و غیرتهاجمی جهت تشخیص سریع آریتمی های مورفولوژی قلبی از روی سیگنال الکتروکاردیوگرافی در اختیار پزشکان قرار داده شود. از مزایای مهم این الگوریتم دقت و حساسیت بهتر آن در مقایسه با روش های مبتنی بر مدل سازی بکار گرفته شده تا به امروز می باشد.
    مواد و روش ها
    در این مقاله ابتدا کامیولنت های دوم تا چهارم سیگنال الکتروکاردیوگرافی مربوط به هر ضربان قلب محاسبه شده است. در مرحله بعد با استفاده از توابع پایه هرمیتی، این کامیولنت ها مدل شده اند تا پارامترهای این مدل به عنوان بردار ویژگی به یک تفکیک کننده 1NN استفاده شوند. در نهایت از یک تصمیم گیرنده نهایی که براساس هر سه کامیولنت، عمل دسته بندی بیت ها را انجام می دهد، استفاده شده است. دو پارامتر حساسیت و دقت برای ارزیابی این الگوریتم مورد توجه قرار گرفته اند. 9367 ضربان مختلف در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفته اند که 5621 ضربان برای آموزش و 3746 مورد باقیمانده برای آزمون الگوریتم مورد استفاده قرار گرفته است. اطلاعات مربوط به این ضربان ها از بانک اطلاعاتی MIT/BIH استخراج شده اند.
    نتایج
    دراین آزمایش ابتدا نتایج حاصل از کلاسه بندی آریتمی ها با توجه به مدل هرمیت مرتبه 20 مربوط به هریک از کامیولنت ها بررسی شده است. با توجه به پارامترهای مدل کامیولنت مرتبه دوم، حساسیت 01/97% و دقت 30/99% بدست آمد. این مقادیر برای کامیولنت مرتبه سوم، 35/98% برای حساسیت و 61/99% برای دقت و در مورد کامیولنت چهارم مقادیر حساسیت و دقت به ترتیب 48/98% و 64/99% بدست آمد. با استفاده از ترکیب پاسخ های مربوط به هریک از کامیولنت ها و همچنین استفاده از الگوریتم پیشنهادی برای تصمیم گیری نهایی مقادیر حساسیت و دقت به ترتیب به 59/98% و 67/99% رسید که نشانگر قدرت این الگوریتم در تشخیص آریتمی های مورفولوژیک می باشد.
    بحث و نتیجه گیری
    استفاده از آمارگان مراتب بالا و استفاده از مدل هرمیتی آن ها که برای اولین بار در این مقاله مورد توجه قرار گرفته است، منجر به نتایج بسیار خوبی در تشخیص خودکار پنج نوع مختلف سیگنال الکتروکاردیوگرافی اعم از سیگنال نرمال به همراه چهار آریتمی انقباض زودرس بطنی[1] (V)، انقباض زودرس دهلیزی[2] (A)، بلوک باندل سمت راست[3] (R) و بلوک باندل سمت چپ[4] (L) شده است.
    کلیدواژگان: آمارگان مراتب بالا، کامیولنت، توابع پایه هرمیتی، مدل سازی، آریتمی قلبی، سیگنال الکتروکاردیوگرافی
  • نادیا نقوی، محمدحسین میران بیگی صفحات 69-78
    مقدمه
    امروزه ایده درمان فوتودینامیک یکی از پایه های اساسی درمان نوین سرطان به شمار می آید. بهنگام درمان فوتودینامیک، واکنش گر نوری که از نظر طیفی با پرتو لیزر سازگار است به بدن بیمار تزریق می شود. پرتودهی تکفام توسط لیزر واکنش های فوتوشیمیایی انتخابی را پدید می آورد که خود منجر به دگرگونی های خاص بیولوژیک می شود. این درمان عوارض جانبی ندارد اما بیماران موقتا نسبت به نور حساس می شوند. میزان موفقیت در درمان بستگی به پارامترهای متعددی دارد که مهمترین آن ها عبارتند از: غلظت واکنش گر نوری و اکسیژن در بافت هدف، طول موج لیزر، زمان پرتودهی و چگالی توان لیزر. در بین این پارامترها، زمان پرتودهی یک مشخصه کلیدی به شمار می آید. در این مقاله مدلی ریاضی به منظور تخمین غلظت لحظه ای واکنش گر نوری درون بافت ارائه می گردد. با استفاده از این مدل سرانجام مدلی برای تخمین زمان بهینه تابش لیزر و بررسی موفقیت درمان در طول زمان پیشنهاد می گردد.اهداف ما از این کار تحقیقاتی عبارتند از: 1) مدل سازی توزیع فوتوفرین در خون و بافت. 2) بهینه سازی روش درمانی فوتودینامیک با استفاده از شبیه سازی و بدون نیاز به روش های سعی و خطای کلینیکی و پرهزینه.
    مواد و روش ها
    به منظور شبیه سازی از Porfimer Sodium (فوتوفرین) که یکی از مشتقات هماتوپورفیرین ها و پرکاربردترین واکنش گر نوری در زمینه درمان فوتودینامیکاست، استفاده شده است. طول موج توصیه شده توسط موسسه غذا و داروی آمریکابرای فعال سازی فوتوفرین630 نانومتر است. اگرچه فوتوفرین با طول موج های کمتر از 630 نانومتر نیز فعال می شود اما 630 نانومتر موثرترین طول موج درمحدوده طیف فعال سازی فوتوفرین می باشد که بیشترین عمق نفوذ در بافت ها را دارد (8-3 میلیمتر). همچنین هر ناحیه از بافت هدف شامل بافت سرخرگی و بافت غیر سرخرگی در نظر گرفته شده که هر دو نوع بافت همگن می باشند و به منظور شبیه سازی، با حل یک مسئله بهینه سازی خطی مواجه هستیم.
    نتایج
    نتایج بدست آمده نشان می دهد که مدل شبیه سازی شده به خوبی مناسب ترین زمان برای تابش لیزر به بافت هدف را مشخص می سازد. تعیین بهترین زمان بر اساس مصالحه بین حداکثر تخریب تومور و حداقل آسیب به بافت های سالم است. مدل های توسعه یافته در این مقاله را می توان به سایر واکنش گرهای نوری نیز بسط داد.
    بحث و نتیجه گیری
    روش فوتودینامیک توانایی زیادی در درمان سرطان دارد به ویژه اگر از واکنش گرهای نوری که میل ترکیبی بالایی با سلول های سرطانی دارند استفاده شود.
    کلیدواژگان: درمان فوتودینامیک، واکنش گر نوری، فوتوفرین، بهینه سازی، برهمکنش فوتو شیمیایی
  • الگوریتم مسیریابی خودکار راه های هوایی در برونکوسکوپی مجازی
    محمدرضا نگهدار، علیرضا احمدیان، نصیر نواب، کاوس فیروزنیا صفحات 79-90
    مقدمه
    برونکوسکوپی مجازی که از تصاویر کیفیت بالا و حجیم مقطع نگاری کامپیوتری چند حسگری[1] استفاده می کند، به دلیل غیر تهاجمی بودن، کاهش خطر وهزینه های درمانی و امکان استفاده از روش ها و تحلیلهای موازی کامپیوتری افق جدیدی در روش های تشخیصی پزشکی به شمار می رود. برای حرکت مجازی دوربین داخل راه های هوایی و محاسبات عددی نیاز به مسیریابی مناسبی می باشد که به صورت خودکار و با در نظر گرفتن تمام جزئیات راه ها هوایی و عوارض بافتی طراحی شود. در این مقاله روشی سریع، مطمئن و کاملا خودکار برای مسیریابی سه بعدی راه های هوایی طراحی و پیاده سازی شده و نتایج مورد بررسی قرار گرفته است.
    مواد و روش ها
    بنیان اصلی روش پیشنهاد شده، ترکیب جدیدی از روش های گذشته و به طور خاص روش های تبدیل فاصله برای تعیین نقاط ابتدایی و انتهایی مسیر و به دست آوردن مسیر اولیه، و مدل مار برای مرکزگرا کردن مسیر ابتدایی می باشد که نوآوری ها و ایده هایی برای اولین بار جهت افزایش صحت و سرعت و عملکرد الگوریتم طراحی و پیاده سازی شده است. روش پیشنهادی برروی تعدادی فانتوم طراحی شده، شبیه به نمونه واقعی راه های هوایی و همچنین فانتوم واقعی راه های هوایی، اعمال و پس از دریافت نتایج مناسب برروی نمونه های واقعی تصاویر راه های هوایی انسان اعمال و نتایج ثبت گردید.
    نتایج
    مقایسه نتایج بدست آمده از روش پیشنهادی و الگوریتمهای پیشین، تاثیر و سودمندی بهتر روش پیشنهادی را نشان می دهد. با توجه به اینکه در روش های گذشته اغلب با مشکلاتی از قبیل حذف کردن و در نظر گرفتن برخی از شاخه ها در مسیر نهایی و با تولید شاخه های اشتباه در مسیر، که در راه های هوایی وجود ندارند مواجه بودیم ضمن اینکه حجم و زمان محاسباتی با توجه به حجم اطلاعات ورودی معمولا بالا بود. از معیارهای مزبور جهت مقایسه و ارزیابی عملکرد الگوریتم استفاده شده است. در مسیر نهایی حاصل از روش پیشنهادی هیچ شاخه ای حذف و یا به اشتباه تولید نشده است. ضمن اینکه زمان وسرعت اجرای الگوریتم بسیار بهتر و سریعتر از روش های گذشته می باشد.
    بحث و نتیجه گیری
    الگوریتم ارایه شده در این مقاله کاملا خودکار بوده و نیازی به دخالت کاربر ندارد. مسیر نهایی با توجه به ترکیب روش های مبتنی بر فاصله و مدل- مار که به ترتیب تضمین کننده تشخیص تمامی نقاط پایانی و تقریب نزدیک از مسیر مرکزی می باشد، کاملا نازک و پیوسته می باشد که در نتیجه مسیر نهایی مناسب برای حرکت دوربین داخل فضای مجازی راه های هوایی خواهد بود. با توجه به زمان و سرعت اجرای بالا، الگوریتم پیشنهادی گزینه مناسبی در روش های آنی و همزمان با عمل خواهد بود.
    کلیدواژگان: مسیریابی، برونکوسکوپی مجازی، روش های غیر تهاجمی، تبدیل فاصله، مدل مار
  • چکیده مقالات به زبان انگلیسی
    صفحه 1
|
  • M. T. Bahreyni Toosi, H. Moradi, H. Zare Pages 1-8
    Introduction
    For more than eight decades researchers have tried to predict diagnostic X-ray spectra. Image quality, patient's dose and ionization chamber read out are some of the quantities affected by energy spectra. In this study MCNP-4C has been employed to simulate the diagnostic X-ray spectra of a common X-ray tube. The effects of various targets, filters, tube voltages ripples, anode angles on the energy spectrum have been investigated.
    Material And Methods
    The input file of MCNP-4C consists of geometry and data cards. In order to simulate x-ray energy spectra an input file was created. In this file individual cards for geometry of the x-ray tube, electron source, energy ranges,. .. were defined. To simulate electron transport in the surrounding media, electron production, photon production and full bremsstrahlung angular distribution have been studied. Photon interactions with matter and the corresponding phenomenon such as electron production and coherent scattering have been considered.
    Results
    Simulated diagnostic x-ray spectrum acquired for tube voltages of 60, 70, 80 and 90 kVp (when 1.2 mm Al and 0.5 mm Be filters were applied), x-ray spectrum were also obtained for tube voltage of 100, 110, 120, 130 and 140 (when 2.5 mm Al and 1.2 mm Be filters were applied). The aforementioned simulations were performed for anode angles of 9, 12, 15, 18 and 21 degrees. To assess the effect of voltage ripple, x-ray spectrum were calculated for no ripple and 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 50 and 100% ripples.Discussion and
    Conclusion
    Individual spectra acquired by MCNP-4C simulation was compared with the corresponding one reported by IPEM report number 78. Every two sets of data were statistically examined by pair T-test. Very good agreements were achieved. Therefore this study confirms that simulation of x-ray spectra of common x-ray tubes can be preformed by MCNP-4C with good accuracy. The effects of target material, tube voltage, and voltage ripple and anode angle on an individual spectra are discussed.
    Keywords: Monte Carlo Simulation, X-ray Spectra, MCNP, 4C Code, Diagnostic Radiology
  • Performance Evaluation of Slite-Slat Collimator in Nuclear Medicine With Respect to PSF and MTF for 140 KeV Photons
    M. Behbahanian, S. Sarkar, A. Kamali Asl Pages 9-19
    Introduction
    Since nuclear medicine imaging has been widely used as a diagnostic tool, improving the image quality is of significant importance. But this improvement is not provided by the conventional collimators. Slit-slat (SS) collimators have been proposed for this purpose, although the optimization of such collimators has not been performed yet.
    Material And Methods
    The purpose of this study was to evaluate the performance of a gamma camera with slit-slat collimator and its comparison against one with a hexagonal collimator. The two systems were simulated by Monte Carlo method and the simulated result was compared against the experimental one. The thickness of NaI (Tl) crystal for the simulated gamma camera system for both the slit-slat and Hexagonal collimator was set to be 3/8 inch. The collimator parameters were chosen the same as it is for low energy general purpose (LEGP) collimator. The simulated SS collimators consisted of 50 lead plates and the imaging was performed by rotating the SS collimator from 0º to 180º in 73 steps of 2.5º each. The spatial resolution, detection efficiency, geometric efficiency and modulation transfer function (MTF) of this system for both the hexagonal and SS systems were evaluated and compared. Moreover the MTF of the SS system was confirmed by the Fourier Transform of Point Spread Function.
    Results
    Based on the MTF value, the obtained results showed that the spatial resolution of the above mentioned systems are the same, whereas the relative detection efficiency of the SS system is about 51.1 times greater than that of the hexagonal one. Also the geometric efficiency of SS system is 1.34 times greater than that of the hexagonal one.Discussion and
    Conclusion
    The results of this study show that the SS collimators have great advantages over the hexagonal ones by providing much higher detection efficiency as well as higher geometric efficiency while maintaining a comparable spatial resolution. Therefore, using SS collimator makes it possible to have a better image quality and less imaging time. Also a lower dose of radioactive material is required to be injected into the patients as a result of higher detection efficiency.
    Keywords: Monte Carlo Simulation, Efficiency, MTF, collimator, 140 KeV, Slit, Slat, Hexagonal
  • M. Jadidi, S.M.P. Firoozabadi, A. Rashidy, Pour, B. Bolouri, Y. Fathollahi Pages 21-28
    Introduction
    The exposure to the electromagnetic fields coming from the mobile handset and base station antenna has been on the rise due to the increase in the usage of mobile telephone. This study was planned to evaluate the effects of exposure to 950 MHz GSM electromagnetic field on the electrical impedance of hippocampus.
    Material And Methods
    56 naive male Wistar Rats (3 month old, 220±15 g) randomly divided into seven groups. One sham group, three groups exposed to an electromagnetic field of 950 MHz with 0.835 mW/cm2 and the other three groups were exposed to a field of 950 MHz with power density of 1.166 mW/cm2. During a three day period, the exposed groups were subjected to ten sessions of forty five minutes of electromagnetic field each. After the last exposure, the electrical impedance of the hippocampus between the perforant path and dentate gyrus was measured,
    Results
    The analysis of the data showed no significant difference between the sham and the exposed groups with 0.835 mW/cm2 power density. While for 1.166 mW/cm2 power density, the modulated 950 MHz and GSM electromagnetic fields had significantly less electrical impedance.Discussionand
    Conclusion
    The results of this study indicated that the exposure of rat whole body to electromagnetic waves of 950 MHz with power density of 1.166mW/cm2 could reduce hippocampus electrical impedance.
    Keywords: Electromagnetic Field, Mobile Phone, Electrical Impedance, Hippocampus
  • H. Zare, M. T. Bahreyni Toosi, S. Bayani, S. Esmaeeli Pages 29-36
    Introduction
    In recent years, the applications of interventional techniques (angiography) have rapidly been increased. To perform these procedures, the cardiologists have to stay close to the radiation field for a long screening time. Therefore, they are prone to receive relatively high doses of radiation. The magnitude of the dose received per procedure depends on several factors such as the type of X-ray equipment and of course the approach adopted by the cardiologist to perform the examination. In this study, the doses received by the organs of interest were measured at two educational hospitals in Mashhad.
    Material And Methods
    The measurements were carried out for 98 coronary angiography (CA) and 31 precutaneaus transluminal coronary angioplasty (PTCA) procedures (55 CA and 18 PTCA were performed at hospital A and 43 CA and 13 PTCA at hospital B). Five and seven cardiologists were assessed at hospital A and B, respectively. The dose received by their thyroid, gonads, right and left hand was measured by thermoluminescent dosimeters (TLD). For this purpose, TLDs were placed in PMMA holders and were mounted on their wrists of both hands, underneath of the lead shield adjacent to gonads and thyroid. The mean dose received by the organs (thyroid, gonads, right and left hands) of individual cardiologist was determined.
    Results
    In coronary angiography the highest mean dose received by thyroid and gonads were 100.3 µSv and 83.6 µSv, respectively. The mean left hand dose was in the range of 31.8-358.7 µSv and the corresponding range for the right hand was 12-124 µSv. In PTCA, the lowest mean dose of thyroid, gonads, the right and left hands were 18.7, 20, 69 and 152.1 µSv, respectively and the highest corresponding values were 58.7, 46.7, 119.4 and 245.8 µSv.Discussion and
    Conclusion
    In this study, no significant difference was detected between hospital A and B (P<0.05). Based on the calculated dose values, it can be concluded that each cardiologist should on the average, perform no more than 25 angiography cases per week, to avoid exceeding the dose equivalent limits recommended by ICRP-60.
    Keywords: Angiography, Angioplasty, Absorbed Dose, Thermoluminescent Dosimeter
  • In vitro and In vivo Studies on Enhanced Effects of Electrical Pulses in Photodynamic Therapy with 5ALA
    A. Sazgarnia, A. Khoie, M. H. Bahreyni, M. Mahmoudi, R. Faizi Pages 37-50
    Introduction
    Photodynamic therapy with 5-Aminolevunilic acid (5ALA) is believed to be useful in treating the superficial or accessible malignant tumors. Nevertheless, several problems exist in using this photosensitizer due to its side effects and the uncertainty in its location inside the target cells. The Treatment efficacy can be provided a improved lower dose of the dye can be used while coming up with a better way of determining its ldation. To achieve these aims, electrical pulses were utilized to facilitate 5ALA entry into the cells.
    Materials And Methods
    This research was carried out on Wehi-164 fibrosarcoma cell line and its subcutaneous tumors of Balb/c mouse (in vitro and in vivo). Photodynamic treatments using 5ALA were designed on different groups, in the presence and absence of electrical pulses. Electrical doses were applied using a pulse square electroporator prior to the cell incubation with 5ALA and just 10 minutes after its intratumoral injection. Afterwards, illumination was applied by a non-coherent light source in the wavelength peak of 630 nm. The cell survival rate was determined for in vitro assessments by MTT test. For the in vivo studies, the tumor volume was calculated and the histopathologic examination was performed.
    Results
    Based on the vitro data presented, the least cell survival has been obtained for 1 mM concentration of 5ALA with 900 V/cm pulses in higher illumination doses. At 0.2 mM ALA and higher illumination dose with electrical pulses, the cell survival has presented a significant difference in comparison to the similar group without pulse. On the basis of the histopathological experiments, necrosis is induced around the injection site of the dye in the tumor models in the completely treated tumors. The regressive percent of tumors in the control group, the group receiving only electrical pulses, the one receiving photodynamic without any pulse and the group reciving photodynamic with pulses was 1.7, 2.6, 42.0 and 82.2, respectively.Discussion and
    Conclusions
    It seems that the efficacy of photodynamic treatments can be improved by applying electrical pulses at the beginning of cell incubation in the presence of a low concentration dye. Utilizing electrical doses with photodynamic therapy also damages the tumor. It is predicted that the obtained result is caused by the increased 5ALA concentration in the permeated cells following the application of pulses. Therefore, an improved tumor response can be achieved with a lower dose of photosensitizer in these synergistic cures, while reducing the side effects of the dyes.
    Keywords: Electroporation, 5, Aminolevunilic Acid, Wehi, 164 Cell Line, Electrical Pulse, Photodynamic Therapy, Fibrosarcoma Tumor
  • S. Karimifard, A. Ahmadian, M. Khoshnevisan Pages 51-68
    Introduction
    Electrocardiography signal is a primary criterion for medical practitioners to diagnose heart diseases. In this study, a non-invasive specific HOS-HM [Higher-Order Statistics and their Hermitian Model] algorithm for the early detection of morphological arrhythmias was developed. One of the most significant advantages of this algorithm is its accuracy and reliability in comparison to other existing model-based methods.
    Materials And Methods
    In this algorithm, second, third and fourth order cumulants of an ECG signal are computed. These cumulants are modeled by Hermitian basis functions. The model parameters are used as a feature vector to classify heart arrhythmias using 1-NN classifier. The final classification is formed by the combination and classification of the result of each cumulant model as it is illustrated in the result section. This algorithm has been computed for its efficiency based on its specificity and sensitivity. In this experiment, 9367 different beats were used (5621 training data and 3746 testing data). The MIT/BIH arrhythmia database was used as the reference
    Results
    At first, the results of arrhythmia detection using the parameters of the 20th order of the Hermite model of each 2nd, 3rd and 4th order cumulants were considered separately. The sensitivity of 97.01% and specificity of 99.30% was obtained for the 2nd cumulant. For the 3rd order cumulant the obtained sensitivity and specificity was 98.35% and 99.61%, respectively. The obtained sensitivity and specificity for the 4th order cumulant was 98.48% and 99.64%, respectively. For 4th order cumulant were obtained. By combining the results obtained according to each cumulant and using the suggested algorithm, the sensitivity of 98.59% and the specificity of 99.67% were achieved indicating the power of its detection. Discussion and
    Conclusion
    This method is unique and it is used for the first time to detect normal beat and four different heart arrhythmias including Premature Ventricular Beat, Atrial Premature Beat, Right Bundle Branch Block and Left Bundle Branch Block – with high level of specificity and sensitivity.
    Keywords: Higher, Order Statistics, Cumulant, Hermitian Basis Functions, Modeling, Heart Arrhythmia, Electrocardiography Signal (ECG)
  • N. Naghavi, M. H. Miran Baygi Pages 69-78
    Introduction
    Photodynamic therapy (PDT) is currently one of the fundamental basis for the treatment of cancer. In photodynamic therapy, a photosensitizer that is matched to the wavelength of the laser beam is injected into the patient. Single wavelength laser radiation causes selective photochemical reactions which result in specific biological changes. This treatment does not have any side effects although the patients will become transiently photosensitive. The treatment depends on several parameters including the concentration of photosensitizer and oxygen in the target tissue, laser wavelength, and time of irradiation and laser power density. The time of irradiation is considered the key element in the process. In this paper, a mathematical model is proposed to estimate the optimal time of laser radiation and to investigate how the treatment’s success varies over time.Methods and Materials: In order to simulate the laser-photosensitizer interaction, the porfimer sodium (photofrin) is used. This is a hematoporphyrin derivative and the most applicable photosensitizer in PDT. To activate photofrin, FDA has suggested to use the wavelength of 630 nm. Although photofrin can be activated using some shorter wavelength but 630 nm is the optimum wavelength in photofrin’s activation range, with the maximum penetration in tissues (3-8 mm). Each section of the biologic tissue has been assumed to be comprised of arterial and non-arterial tissue, both of which have been considered to be homogeneous. The simulation program has been based on solving a linear optimization equation.
    Results
    The results suggest that the simulated model accurately yields the optimal time for laser irradiation of the target tissue. Determining the optimal time is based on balancing between maximum tumor destruction and minimum damage to healthy tissues. The developed model in this paper can also be applied to other photosensitizers.Discussion and
    Conclusion
    Photodynamic therapy has great potential for cancer therapy particularly using photosensitizers with high affinity for cancerous cells. The goals of this study are 1) to model the concentration of the photosensitizer in the blood and tissue, and 2) to optimize the photodynamic therapy treatment using simulation without the need to undergo expensive and tedious clinical trials and errors.
    Keywords: Photodynamic Therapy, Photosensitizer, Photofrin, Optimization, Photochemical Reaction
  • Automated Path Planning Algorithm for Virtual Bronchoscopy
    M. R. Negahdar, A. Ahmadia, N. Navab, K. Firouznia Pages 79-90
    Introduction
    Virtual bronchoscopy has recently been descried as a technique for performing simulated bronchoscopy using data obtained from multidetector computed tomography (MDCT), which provides large high-resolution 3D images of the chest. To use the virtual flythrough method and some of the quantitative analysis, a camera path should be planned. A rapid, robust and most automated path planning method which enables virtual-bronchoscopic 3D-MDCT image analysis and follow on image-guided bronchoscopy. The final path is suitable for quantitative airway analysis and smooth virtual navigation.
    Materials And Methods
    The proposed method is a new combination of distance transformation for start and end point detection and to initialize the primary path and snake-based models for centering the primary path with some of novelty to improve the overall performance of the algorithm. This method has been applied on several synthetic and rubber phantoms as well as real datasets of human airways.
    Results
    Comparison of the proposed method with the previous path planning approaches shows the efficiency of the new method. There are no missing or false branches in the final path of airways by various amounts of branches and quality. All end points and branches were also detected accurately. By using different scanners with different quality for real dataset, it was found that the algorithm has less sensitivity to hardware and performance of previous stages in whole virtual bronchoscopy system. The computation time of the algorithm is shorter than the previous works by a factor of 2 in best quality mode.Discussion and
    Conclusion
    The Proposed algorithm is fully-automated which does not require any interaction by the user. The combination of distance transformation and snake-based model guarantees the detection of all the end points and close approximation of the central axis, respectively, raise the thin and continuous path in output which is proper for virtual navigation into the airways. Because of the higher speed of the algorithm, the proposed method could be used for real-time and intra-operative procedures.
    Keywords: Path Planning, Virtual Bronchoscopy, Non, Invasive Procedures, Distance Transformation, Snake, Based Model