فهرست مطالب

Medical Physics - Volume:3 Issue: 12, 2006

Iranian Journal of Medical Physics
Volume:3 Issue: 12, 2006

  • 112 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1385/08/16
  • تعداد عناوین: 10
|
  • محمدتقی بحرینی طوسی، ساسان اسمعیلی صفحات 1-8
    مقدمه
    امروزه دستگاه های تصویربرداری پزشکی در تمام مراکز درمانی جهان جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده اند و در این میان رادیولوژی تشخیصی نقش عمده و با ارزشی را در ارائه خدمات پزشکی به جامعه ایفا می نماید. بدون تردید بیشترین پرتوگیری مردم از منابع مصنوعی نیز از طریق پرتوشناسی تشخیصی صورت می پذیرد. بورد ملی حفاظت رادیولوژیک بریتانیا به منظور حفاظت مطلوب بیماران دوز مرجع تشخیصی (DRL)[1] را بعنوان یک استاندارد موثر معرفی نمود که پارامتر اصلی برای پایش دوز مرجع تشخیصی در رادیوگرافی های رایج دوز ورودی به پوست (ESD)[2] می باشد و روش های اندازه گیری آن در پروتکل استاندارد NRPB[3] به وضوح توضیح داده شده است.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه 15 مرکز درمانی در شهر مشهد برای بررسی انتخاب گردید و اطلاعات مربوط به 1183 نفر بیمار بالغ در بازه وزنی 40-107 کیلوگرم با میانگین 10±65 کیلوگرم جمع آوری شد. هشت رادیوگرافی رایج برای این مطالعه انتخاب و دوز پوست با استفاده از تراشه های ترمولومینسانس اندازه گیری شد. در این مطالعه میانگین دوز پوست بیمارانی که برای یک پرتونگاری خاص در معرض تابش قرار گرفتند. با استفاده از روش استاندارد بورد ملی حفاظت رادیولوژیک بریتانیا اندازه گیری شد.
    نتایج
    میانگین دوز پوست بیماران برای انواع معاینات پرتونگاری که در این مطالعه موردنظر بوده است برحسب میلی گری به شرح زیر است: قفسه سینه (خلفی- قدامی) 34/0، قفسه سینه (نمای پهلو) 82/0، شکم (قدامی- خلفی) 1/2، لگنی (قدامی- خلفی) 9/1، کمر (قدامی- خلفی) 76/2، کمری (نمای پهلو) 2/5، جمجمه (خلفی- قدامی) 78/1 و جمجمه (نمای پهلو) 96/0.
    بحث و نتیجه گیری
    تاکنون دوز مرجع ملی از معاینات تشخیصی برای ایران گزارش نشده است. بنابراین نتایج این مطالعه با مقادیر گزارش شده توسط NRPB برای بریتانیا و ایرلند شمالی مقایسه شده است. مشاهده می شود که میانگین دوز ورودی پوست که در این تحقیق برای معاینات قدامی- خلفی شکم، لگن، مهره های کمری و نمای پهلویی مهره های کمری از مقادیر دوز مرجع تشخیصی که NRPB بدست آورده است بیشتر نیست. برای معاینات خلفی- قدامی قفسه سینه و قدامی- خلفی و پهلوی جمجمه مقادیر بدست آمده در این مطالعه بیش از مقادیر نظیر پیشنهادی NRPB است. تفاوت ها ناشی از این دو مطالعه می تواند ناشی از بکار بردن شرایط و روش های متفاوت رادیوگرافی در هر دو مطالعه باشد. با توجه به نقش پارامترهای پرتونگاری در دوز بیمار می توان با انتخاب بهینه این پارامترها ضمن حفظ کیفیت تصویر دوز بیمار را کاهش داد.
    کلیدواژگان: دوز ورودی پوست، کنترل کیفی، دوزیمتری ترمولومینسانس، سطح دوز مرجع تشخیصی
  • علیرضا بینش علی اصغر مولوی، عدالت مختاری نژادی صفحات 9-16
    مقدمه
    دراین پژوهش که با استفاده از روش مونت کارلو دوز نسبی ناشی از چشمه I125مدل 6711 محاسبه و پارامترهای دوزیمتری TG-43، که توسط انجمن فیزیک پزشکان آمریکا مصوب شده اند، برای فانتوم آب و بافت تعیین شده است.
    مواد و روش ها
    چشمه I125 مدل 6711 توسط شرکت آمرشام طراحی شده و مورد تائید انجمن فیزیک پزشکان آمریکا می باشد که برای انجام محاسبات، در مرکز یک فانتوم مکعبی به ابعاد 30× 30 ×30 سانتیمتر مکعب از آب و بافت در نظر گرفته شده است. سپس تغییرات دوز جذبی را در امتداد موازی و عمود بر محور چشمه با استفاده از کد MCNP 4C محاسبه نموده ایم. در شبیه سازی مونت کارلو، آب با چگالی 1 گرم بر سانتیمتر مکعب و تشکیل شده از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن منظور شده است؛ و بافت با چگالی 04/1 گرم بر سانتیمتر مکعب و ترکیب اتمی دقیق استفاده شده است.
    نتایج
    در این پژوهش تغییرات درصد دوز عمقی (PDD)[1] در راستای محورهای موازی و عمود بر چشمه و به فاصله 1/0 میلیمتر به کمک تالی F6:p و با خطای کمتر از 5% محاسبه شده است؛ با استفاده از این داده ها، منحنی های هم دوز برای PDDهای 125%، 100%، 75%، 50% و 25% استخراج و رسم شده است. همچنین پارامترهای دوزیمتری تابع نامتقارنی F(r،θ) و تابع توزیع دوز شعاعی g(r) نیز برای این چشمه محاسبه شده است و برای مواردی با نتایج دیگران مقایسه شده است.
    بحث و نتیجه گیری
    تغییرات درصد دوز عمقی و پارامترهای دوزیمتری محاسبه شده در این پژوهش مطابقت خوبی با نتایج تجربی دیگران دارد و می توان از آنها در بهبود براکی تراپی با این چشمه استفاده نمود. دوز جذب شده و شیب تغییرات دوز در نقاط نزدیک به چشمه خیلی زیاد است؛ و در این نواحی فقط با شبیه سازی مونت کارلو محاسبات دوز به صورت دقیق امکان پذیر است. این نتایج بیانگر کاربست مفید کد MCNP 4C در محاسبات دوزیمتری و حوزه های دیگر فیزیک پزشکی می باشد.
    کلیدواژگان: چشمهI125، توزیع دوز، کد MCNP 4C، منحنی های هم دوز، پارامترهای دوزیمتری
  • محمدتقی شاکری، وحیدرضا سبزواری، اسد عازمی، مرتضی خادمی، حسین قلی زاده صفحات 17-24
    مقدمه
    آریتمی های قلبی از جمله رایج ترین علل مرگ و میر در جهان به شمار می آیند. سیگنال الکتروکاردیوگرام بعنوان ابزاری مفید و غیر تهاجمی در تشخیص این گونه بیماری ها همچنان دارای نقشی بی بدیل می باشد. تفکیک هوشمند آریتمی های قلبی یکی از بهترین و مطمئن ترین روش های تشخیص سریع و صحیح علایم موجود در این سیگنال می باشد.
    مواد و روش ها
    شبکه های عصبی مصنوعی ابزاری کارآمد در حل مسائل گوناگون بوده و در برخورد با مسائل مختلف بصورت هوشمند عمل می کنند. این شبکه ها بعنوان مدلی ساده از سیستم عصبی، سعی در شبیه سازی فرایند یادگیری و تصمیم گیری مغز انسان دارند. مدلسازی قوی، سادگی ساختار و موازی بودن عملیات محاسباتی از جمله دلایل موفقیت این شبکه ها می باشد.
    در این پژوهش برای نخستین بار از شبکه موجک جهت تفکیک آریتمی های قلبی استفاده شده است. این شبکه تلفیقی از قابلیت های بسیار خوب شبکه عصبی در یادگیری و پیش بینی؛ همچنین دقت بالا و تجزیه و تحلیل چند دقتی تبدیل موجک می‎باشد. از جمله برتری های شبکه موجک بر شبکه عصبی، قابلیت انتخاب توابع فعالیت گره ها با توجه به ساختار سیگنال و وجود الگوریتمهای مشخص جهت تعیین ساختار بهینه شبکه است.
    نتایج
    در روش پیشنهادی از داده های موجود در پایگاه داده استاندارد MIT-BIH استفاده شده و دقتی بیش از %8/98 در تفکیک پنج دسته از افراد با بیماری های مختلف قلبی بدست آمده است که مبین بهبود قابل ملاحظه در تفکیک آریتمی های قلبی نسبت به روش های موجود می‎باشد.
    بحث و نتیجه گیری
    با مقایسه نتایج بدست آمده در روش پیشنهادی و نتایج تحقیقات انجام گرفته در این زمینه از جمله کاربرد مجزای شبکه عصبی و تبدیل موجک، دقت بالاتر روش پیشنهادی بر روش های دیگر مشخص می شود. از جمله دلایل اصلی این دقت بالا، انتخاب ویژگی مناسب برای تفکیک بین آریتمی ها و مزیت ذاتی شبکه موجک بر روش های هوشمند رایج می باشد.
    کلیدواژگان: آریتمی های قلبی، شبکه موجک، شبکه عصبی مصنوعی، تبدیل موجک
  • رضا طالعی، مجید شهریاری، سیدمحمود رضا آقامیری صفحات 25-36
    مقدمه
    اشعه ایکس مهم ترین و پرکاربردترین ابزار در پزشکی بالینی می باشد،که در دو مقوله تصویربرداری و رادیوتراپی مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به مشکلات اندازه گیری طیف اشعه ایکس، تلاشهای زیادی در جهت تعیین طیف اشعه ایکس با استفاده از روش های محاسباتی صورت گرفته است. کد FLUKA یکی از کدهای چند منظوره مونت کارلو می باشد که می تواند برای تولید طیف اشعه ایکس بکار رود. در مقالات قبلی صحت نتایج کد MCNP با مقایسه با داده های تجربی به تایید رسیده. در این مقاله نتایج کد FLUKA با نتایج کد MCNP مقایسه شده است.
    مواد و روش ها
    جهت شبیه سازی طیف اشعه ایکس از کد MCNP و کد FLUKA2006 استفاده شده است. هندسه لامپ اشعه ایکس بطور دقیق در این دو نرم افزار شبیه سازی اعمال شده است. خروج الکترون از کاتد با زاویه مناسب برای نقطه کانونی 2/1 میلی متر در نظر گرفته شده است. آند از جنس تنگستن بوده و زاویه آن 12 درجه است. همچنین قطر فیلتر آلومینیوم 2/1 میلی متر در نظر گرفته شده است.
    نتایج
    نتایج حاصل از کدهای FLUKA و MCNP برای شار فوتونی در قبل و بعد از فیلتر محاسبه شده است. برای بررسی اثر فیلتر، طیفهای نرمالیزه شده به میانگین داده ها قبل و بعد از فیلتر بطور جداگانه در 4 انرژی مختلف مقایسه شده اند. برای بررسی کیفیت اثر فیلتر، طیف قبل به طیف بعد از فیلتر برای کدهای FLUKA و MCNP بطور جداگانه در انرژی 120 کیلو الکترون ولت تقسیم شده و نتایج بدست آمده رسم شده است.
    بحث و نتیجه گیری
    پاسخ بدست آمده از کدهای FLUKA و MCNP در ناحیه تابش ترمزی انطباق بسیار خوبی دارند. ولی اختلاف در دامنه قله های ایکسهای مشخصه مشاهده می شود، از آنجایی که در بررسی کیفیت طیفهای اشعه ایکس و اثر فیلترهای مختلف روی آنها عمدتا طیف حاصل از پدیده ترمزی مد نظر است، لذا هر دو کد FLUKA و MCNP برای شبیه سازی طیف اشعه ایکس مناسب می باشند.
    کلیدواژگان: FLUKA، MCNP، طیف اشعه ایکس، فیلتر آلومینیوم
  • فراز کلانتری، حسین رجبی، بهاره شالچیان، کوروش ابراهیم نژاد گرجی، هادی طالشی آهنگری صفحات 37-48
    مقدمه
    وجود فوتونهای پراکنده یکی از دلایل اصلی از دست رفتن کنتراست ضایعات و فقدان قدرت تفکیک[1] در تصاویر اسپکت[2] قلب می باشد که منجر به خطا در کمی سازی[3] می شود. به دلیل محدود بودن قدرت تفکیک انرژی سیستم های موجود، در عمل جلوگیری از آشکارسازی فوتونهای پراکنده ناممکن است. در این مطالعه، از مدلسازی پراکندگی کامپتون به منظور یافتن توابع مناسب استفاده شده است. فرض بر این است که این توابع میتوانند توزیع مکانی پرتوهای پراکنده را به توزیع مکانی پرتوهای اولیه مرتبط سازند. این توابع سپس برای تصحیح پراکندگی به روش تلفیق وارون[4] در مرحله بعد مورد استفاده قرار گرفته است.
    مواد و روش ها
    برای ایجاد نماها[5] از سه چشمه رادیواکتیو دیجیتال مختلف و روش شبیه سازی مونت کارلو استفاده شده است. این چشمه های پرتوزایی شامل یک چشمه خطی عبور داده شده از بطن چپ، یک چشمه نقطه ای قرار داده شده در بطن چپ و یک توزیع واقعی پرتوزایی 99mTc در ارگانهای تنه بوده است. این چشمه ها در یک فانتوم تضعیف دیجیتالی (شبیه به بدن یک بیمار واقعی)، قرار داده شدند. برای تخمین نماهای مربوط به پرتوهای اولیه از تصویر کلی، تلفیق[6] و تلفیق وارون دو بعدی در فضای فوریه بکار گرفته شد.
    نتایج
    در مرحله اول، تصاویر کلی و تصاویر مربوط به پرتوهای پراکنده به صورت تلفیق یک تابع نمایی اصلاح شده با تصویر پرتوهای اولیه در نظر گرفته شدند. بهترین تابع نمایی برای هر یک از 64 نما (115/0 تا 150/0 با توجه به فاصله قلب تا دتکتور) مشخص شد. در مرحله بعد، این توابع برای تصحیح پراکندگی با روش تلفیق وارون مورد استفاده قرار گرفت. مجموع مربع اختلافات بین تصاویر اصلی و تصاویر تصحیح شده پراکندگی، بطور چشمگیری کاهش و کنتراست میوکارد به حفره در تمامی 64 نما افزایش یافت (10%? 34%). همچنین بین تصاویر مربوط به پرتوهای اولیه و تصاویر تصحیح شده توافق خوبی مشاهده شد.
    بحث و نتیجه گیری
    این نتایج نشان می دهد که استفاده از روش تلفیق وارون برای جبران پراکندگی بطور حائز اهمیتی تنزل کنتراست ناشی از پراکندگی را در تصویربرداری کمی اسپکت کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: پراکندگی، تلفیق، تلفیق وارون، مونت کارلو، SimSET، NCAT
  • سعید محرابی، مهران مقصودلو، حسین عرب علی بیک، رضوان نورمند، یونس نوذری صفحات 49-60
    مقدمه
    در درمانهای فتوداینامیک، پایین بودن ضرایب خاموشی حساس کننده ها به عنوان یکی از عوامل محدودکننده کارایی درمان مطرح است. از طرف دیگر هر حساس کننده نوری در طول موج خاصی فعال می شود که عامل اصلی در محدودیت عمق درمان بشمار می رود. در این تحقیق فعالسازی الکتریکی دو حساس کننده نوری در شرایط برون تنی مورد بررسی قرار گرفته است تا شاید بتوان با اثر هم افزایی پالسهای الکتریکی و نور، به درمان بهینه در عمق موردنظر دست یافت.
    مواد و روش ها
    مطالعه بر روی رده سلولی فیبروسارکومای وهی-164 موش بالب سی در دو دوز الکتریکی، دو غلظت از دو نوع رنگدارو و دو دوز نوری انجام شده است. پس از 2 ساعت انکوباسیون سلولها با 5 آمینولوونیلیک اسید و سولفات فتالوسیانین روی، پالسهای الکتریکی مربعی با الکتروپوریتور بی تی ایکس و نوردهی با منبع نور غیر کوهرنتدر قله های طول موج 670 و630 نانومتر انجام گردید. 24 ساعت بعد از درمان درصد بقای سلولی به روش ام تی تی[1] مورد ارزیابی و مقایسه قرارگرفت.
    نتایج
    در غلظت 2/0 میلی مولار 5آمینولوونیلیک اسید، بین دوز نوری کم و زیاد، در پالسهای 900 و1000 ولت بر سانتیمتر و در غلظت 1میلی مولار در هر سه دوز نوری (صفر، 16و 54 ژول بر سانتیمترمربع) تفاوت معنی دار به دست آمده است.بین نمونه های پالس گرفته و بدون پالس، در غلظت 1 میکرومولار از فتالوسیانین روی در دوز نوری کمتر، و در غلظت 10 میکرومولار از رنگ دارو و دوز نوری بالاتر، تفاوت معنی دار وجود دارد. بین نمونه های پالس گرفته و بدون پالس، در دوز 1 میکرومولار از رنگ دارو بین دوز الکتریکی صفر و 1000ولت بر سانتیمتر در تاریکی و دوز نوری کمتر تفاوت معنی دار است. در غلظت 10 میکرومولار از رنگ دارو بین دوز الکتریکی صفر و800 ولت بر سانتیمتر، هم در تاریکی و هم در دوز نوردهی بیشتر تفاوت معنی دار به چشم می خورد.
    بحث و نتیجه گیری
    بنظر می رسد در غلظتهای بالا پروتوپورفیرین9، تحت تاثیر پالس های الکتریکی فعال می شود. همچنین تاثیر پالس های الکتریکی 1000 ولت بر سانتیمتر در فعالسازی 5آمینولوونیلیک اسید بیش از پالس های الکتریکی 900 ولت بر سانتیمتر است. پبش بینی می شود دوز الکتریکی اعمال شده پس از انکوباسیون سلول ها با غلظت 1 میکرومولار از فتالوسیانین روی، از طریق پالس های با قدرت 1000 ولت بر سانتیمتر توانسته است، موجبات فعال سازی فتالوسیانین روی را بدون نوردهی فراهم آورد. جمعا بنظر می رسد، افزودن دوز الکتریکی از طریق اضافه کردن قدرت پالسها بیش از افزایش پهنای زمانی آنها، منجر به بهینه سازی کارآیی فعالسازی الکتریکی رنگداروها می شود.
    کلیدواژگان: الکتروپوریشن، درمان فتوداینامیک، فعالسازی الکتریکی، رده سلولی وهی، 164 ٬ فتالوسیانین روی٬ 5آمینولوونیلیک اسید
  • محمود محمودی، آمنه سازگارنیا، سیدمحمدحسین بحرینی طوسی، رضا فیضی، عبدالرضا هاشمیان صفحات 61-71
  • علیرضا مهدیزاده صفحات 85-104
    با ورود تجهیزات جدید تصویر نگاری و درمان بویژه در دو سال گذشته، شاهد مراحل آماده سازی نهایی برای نصب برش نگار گسیل پوزیترون (PET) در بیمارستان شریعتی در تهران هستیم. به همین بهانه و برای بررسی نیازهای موجود در کشور به وسایل جدید و به روز به معرفی اجمالی سازو کارهای هادرون تراپی می پردازیم. هر چند نویسنده مقاله نیز معتقد ومعترف است که بیش و پیش از آن نیاز به نوسازی و افزایش تعداد شتابدهنده های الکترون در بخشهای پرتودرمانی احساس می شود، ولی باید به جلو نیز نگریست.
    به شکل نظری هادرون تراپی به عنوان واژه ای عمومی برای نامگذاری نوترون، پروتون و یونهای سبک و سنگین دیگر به کار می رود. هادرون تراپی مزیتهای فیزیکی (پروتون و یونها) و زیستی (نوترون و یونهای دیگر) را در خود جمع کرده است و این مزیتها توجه بسیار چشمگیری را در همه جهان به سمت هادرون تراپی جلب کرده است.
    علاوه بر بخشهای فعلی هم اکنون 20 بخش دیگر در جهان در حال نصب تجهیزات یا طراحی و برنامه ریزی برای هادرون تراپی هستند. این رشد سریع بیانگر ادامه جذابیت هادرون تراپی برای استفاده در روش های بهتر درمان سرطان و پرتودرمانی مدرن است.
    فناوری مورد استفاده در تولید و پیشرفت هادرون تراپی بسیار گرانقیمت است و در کنار آن کاربرد آن مستلزم وجود نیروی انسانی آموزش دیده و متخصص است.
    در سطور زیر سعی خواهیم کرد با نگاهی به نتایج بالینی حاصل از هادرون تراپی در مواضع و بیماری های مختلف به این پرسش پاسخ دهیم که آیا این صرف زمان و هزینه های گزاف ارزش و بهره وری لازم را دارد؟
|
  • M. T. Bahreyni Toosi, S. Esmaieli Pages 1-8
    Introduction
    Nowadays, medical imaging plays an important role in the health care systems around the world. Diagnostic radiology is still a fundamental technique by providing valuable services to the society. Undoubtedly diagnostic radiology is by far the largest contributor of radiation dose to the society as a whole from the man made sources. The national radiation protection board (NRPB) introduced the use of diagnostic reference levels (DRLs) as an efficient standard for optimizing the radiation protection of patients. The physical parameter recommended for monitoring the (DRLs) in conventional radiography was the entrance skin dose (ESD) and methods for measuring it were clearly described in NRPB standard protocol.
    Materials And Methods
    In this study, the dose measurements were carried out in 15 radiological centers. The data were colleted for 1183 radiographs of adult patients. The sample of patients was chosen so that the weight of the patients was in the range of 40-107 kg. A total of eight typical x-ray examinations were chosen for the study. The entrance surface dose (ESD) was directly measured by thermoluminescence dosimeters (TLDs).
    Results
    The average skin dose (mGy) of patients arising from x-ray examinations included in this study are as following:Chest PA- 0.34, chest Lat- 0.82, lumbar spine AP- 2.76, lumbar spine PA- 5.2, pelvis AP- 1.9, abdomen AP- 2.1, skull PA- 1.78, skull Lat- 0.96.Discussion and
    Conclusion
    So far the national DRLs for Iran have not been reported. Therefore, our results were compared against those reported by NRPB for UK. It is evident that the average ESDs obtained in this work for abdomen AP, pelvis AP, lumbar AP and lumbar Lat examination do not exceed DRLs values worked out by NRPB. On the contrary for chest PA, chest Lat, skull PA and skull the ESD acquired in this study was higher in comparison with the DRLs suggested by NRPB. The differences are related to different film screen speeds and techniques used in the radiological departments included in these two studies. With respect to the role of radiographic parameters on the patient dose, it is possible to optimize these parameters to maintain the image quality while reducing patient dose.
    Keywords: Entrance Skin Dose, Thermoluminescent Dosimeter, Diagnostic Reference Level
  • A. Binesh, Aa. Mowlavi, E. Mokhtari Nejad Pages 9-16
    Introduction
    In the present research, by the use of Monte Carlo method the TG-43 dosimetry parameters of 125I model 6711 have been determined and its relative dose has also been calculated.
    Materials And Methods
    125I model 6711 brachytherapy source which is manufactured by Amersham Company and has been approved by the American Association of physicists in Medicine (AAPM) was used in this simulation. The Source was considered in the center of 30 cm×30 cm × 30 cm water and soft tissue phantom and the relative dose variation along the parallel and perpendicular direction to the source axis were calculated using MCNP 4C code. Water having a density of 1 gram per cubic centimeter composed of two hydrogen atoms and one oxygen atom and soft tissue with density of 1.04 gram per cubic centimeter with accurate composition was used in this simulation.
    Results
    In this research, the percentage depth dose (PDD) variation along the different axis parallel and perpendicular to the source has been calculated using F6: p tally with less than 5% relative error. These data were then used to derive the isodose curves for PDD= 125%, 100%, 75%, 50% and 25%. Also, anisotropy function F(r,θ) and radial dose function g(r) have been calculated for the source.Discussion and
    Conclusion
    The percentage dose variation and dosimetry parameters have been calculated in this research are in good agreement with the results of others. This finding can be used to improve brachytherapy result with this source. Since the absorbed dose near a source is high and its gradient is significant, only Monte Carlo simulation can be used for an accurate calculation. The results demonstrate a useful approach using MCNP code in dose calculation that can be applied in other fields of medical physics.
    Keywords: 125I Source, Dose Distribution, MCNP4C Code, Isodose Curves, Dosimetry Parameters
  • M. T. Shakeri, V. R. Sabzevari, A. Azemi, M. Khademi, H. Gholizade Pages 17-24
    Introduction
    Nowadays, cardiac arrhythmias are one of the most important life-threatening factors in the world. Electrocardiogram (ECG) is an exclusive non-invasive tool for cardiac arrhythmias detection (CAD). Intelligent methods of detecting cardiac arrhythmias are the best and assured ways for accurate and real-time detection methods to satisfy this purpose.
    Materials And Methods
    Artificial neural networks (ANNs) are efficient and intelligent tools for solving diverse problems in pattern recognition tasks such as detection and classification. These networks are the simple models of human nervous system having powerful capability in modeling and parallel processing in addition to having simple structures. In this research, a novel method of detecting cardiac arrhythmias is proposed by the use of a wavelet network (WN). This network is an innovative tool, which incorporates the advantages of ANNs in learning, predicting in, predicting isار)ای تفکیک بیماری، دانشگاه تربیت مدرس تهران addition to the high accuracy and multi-resolution analysis of wavelet transform (WT). Wavelet network also has the capability of activation function selection in respect to the given signal and distinctive algorithms for network architecture optimization.
    Results
    In this study, the data from MIT-BIH database were used to implement this novel method. The obtained result has an accuracy of 98. 8% which is an improvement in comparison with the similar works. Discussion and
    Conclusion
    The result of this work shows a higher accuracy in compared to the one obtained from other methods such as neural networks and wavelet transform.
    Keywords: Cardiac Arrhythmias Detection (CAD), Wavelet Network (WN), Artificial Neural Networks (ANNs), Wavelet Transform (WT
  • R. Taleei, M. Shahriari, S. M. R. Aghamiri Pages 25-36
    Introduction
    X-ray is the most important and applicable tool in medicine, which is utilized in radiography and radiotherapy. Considering the difficulties exist in measuring x-ray profile there have been tremendous efforts to determine the profile by employing computational methods. FLUKA code is one of the multi purpose Monte Carlo codes, which can be used to simulate x-ray tubes. In the previous papers, MCNP results have been benchmarked with experimental data. In this work, the result obtained from Fluka code is compared to the data from MCNP code.
    Materials And Methods
    MCNP 4C and Fluka 2006 codes have been employed to simulate x-ray profile. For the simulation of x-ray profile MCNP 4C and FLUKA2006 codes were employed. The Geometry of the tubes has been implesmented accurately in the simulation. The angle of electrons’ departure for electrons from the cathode is exactly considered in order to get 1.2 mm focal spot. The anode is made from Tungsten with an angle of 12 degree. The thickness of the aluminum filter is 1.2 mm.
    Results
    The result of x-ray profile from FLUKA and MCNP codes are determined prior to and after the filter. In order to survey the filter effects, the ratio of the profile before the filter to the one after the filter for both codes in 120 keV is calculated. Discussion and
    Conclusion
    The result obtained from MCNP and FLUKA codes are comparable in the range of bremsstrahlung spectra, but there are some differences between the results of FLUKA and MCNP codes especially in specific x-ray peaks, The most important feature to be used to evaluate the quality of x-ray tubes profiles and the filter effects are the bremsstrahlung x-ray profile. Therefore, both FLUKA and MCNP codes are fairly good in simulating x-ray tubes profiles.
    Keywords: FLUKA, MCNP, X-ray Profile, Aluminum Filter
  • F. Kalantari, H. Rajabi, B. Shalchian, K. E. Gorji, H. Taleshi Pages 37-48
    Introduction
    Scattered photons are one of the main causes of degrading the contrast of lesions and resolution in SPECT imaging of the heart that result in error in quantification. The usual technique for the rejection of scattered photons is through energy windowing. However, because of limited energy resolution of current scintillation cameras it is impossible to avoid scatter photons from detection. Modeling of Compton scattering through finding suitable functions was proposed in this study. These functions were used for scatter correction through deconvolution in next step.
    Materials And Methods
    Monte Carlo simulation was used for creating projections of three different activity sources: a line source passed through left ventricle, a point source placed in left ventricle and finally real activity distribution of Tc-99m in torso organs. All of these sources were placed in a digital attenuation phantom which modeled a real patient body. Images of primary and scattered photons were acquired separately. Convolution and 2D deconvolution in Fourier domain was applied for estimating the primary projections through total ones.
    Results
    In the first step, scatter and total images were modeled as convolution of a modified exponential function with primary image. The best exponent value was determined for each of 64 views (0.115 to 0.150 according to heart to detector distance). In the next step, these functions were used for scatter correction through deconvolution. Sum of the square differences between the primary and scatter corrected images were decreased considerably, myocardium to cavity contrast increased for all of 64 views (34% ± 10%). Good agreement between the real primary and scatter corrected images were also found.Discussion and
    Conclusion
    These results indicate that deconvolution technique for the scatter compensation can significantly reduce the degrading roles of scattering in quantitative SPECT imaging.
    Keywords: Scatter, Convolution, Deconvolution, Monte Carlo, SimSET, NCAT
  • S. Mehrabi, M. Maghsodlou, H. Arab Ali Baik, R. Noormand, Y. Nouzari Pages 49-60
    Introduction
    Decision making and diagnosis of certain diseases can be a challenge for physicians. Neural networks have been used as clinical decision support systems. These networks are powerful algorithms which are capable of learning complex patterns and maintaining their accuracy even in cases when some data is missing. Congestive heart failure (CHF) and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) have many similar symptoms which can make their distinction difficult especially at the time of admission or where the access to echocardiography is limited.
    Materials And Methods
    The multilayer perceptron (MLP) and radial basis function (RBF) neural networks were used to differentiate between congestive heart failure and chronic obstructive pulmonary disorderpatients (n=266) using 43 clinical variables which were normalized following consultations with cardiologists. Bayesian regularization was used to improve the generalization of the MLP network. To design the RBF network, K-Means clustering was used to select the centers of radial basis functions, k-nearest neighborhood to define the spread and forward selection to select the optimum number of radial basis functions. A ten-fold cross validation was used to assess the generalization procedure.
    Results
    The MLP led to a sensitivity of 88.3 %, specificity of 83.7 % and an area under receiver operating characteristic curve (AUC) of 91.9±1.7 while RBF network resulted in 79.6 % sensitivity, 93 % specificity and AUC of 92.7±1.7.Discussion and
    Conclusions
    Neural networks have been developed as a diagnostic algorithm in many clinical decision support systems and this study like many others confirms their ability to perform well in diagnosing certain diseases such as differentiating between COPD and CHF.
    Keywords: Congestive Heart Failure, Chronic Obstructive Pulmonary Disease, Clinical Decision Support System, Multilayer Perceptron Neural Network, Radial Basis Function Neural Network
  • M. Mahmoudi, A. Sazgarnia, M. H. Bahreyni, R. Faizi, A. R. Hashemian Pages 61-71
    Introduction
    Low extinction coefficient of photosensitizers is considered to be one of the limitations in the efficacy of photodynamic therapy.It is also a well known fact that each photosensitizer is activated at a specific wavelength of the light spectrum, which is the main limitation encountered in deep therapies.In this research, electrical activation of two photosensitizers have been studied in in-vitro conditions to find out the probable synergistic effect of electric pulses and light in order to improve the efficacy of treatments for the deeply seated tissues.
    Materials And Methods
    The study was carried out on Wehi-164 fibrosarcoma cell line of Balb/c mouse using two different doses of electric pulses, light as well as two concentrations of the dye. Two hours after the incubation of the cells with 5-Aminolevalenic Acid (5-ALA) and Zinc phthalocyanine sulfate, square electric pulses generated by an electroporator BTX, and illuminating by a non coherent light source at peak wavelengths of 630 and 670 nm was performed. Twenty four hours post treatment the cell survival percentages were determined using MTT method and then it was compared against the control
    Results
    Significant difference was obtained when 0.2 mM of 5-ALA, low and high doses of light and pulses of 900 and 1000 V/cm as well as when the concentration of 5-ALA was increased to 1 mM and three light doses (0, 16, 54 J/cm2) were applied. Significant difference was observed between the samples receiving and not receiving pulses upon using a concentration of one mM of Zinc phthalocyanine and lower light dose. Similar results were obtained under the following conditions: 10 mM concentration of the dye and higher light dose1 mM concentration of the dye, 0 and 1000 V/cm pulses in the dark and lower light dose10 mM concentration of the dye, 0 and 800 V/cm pulses in the dark and higher light doseDiscussion and
    Conclusion
    It seems that electric pulses activate high concentration of protoporphyrin IX. Also, 1000 V/cm pulses are more effective in the activation of 5-ALA than 900 V/cm pulses. It is predicted that the 1000 V/cm pulses applied on post incubated cells with 1 mM concentration of Zinc phthalocyanine have been able to activate the dye in the absence of light exposure. Overall it seems that increasing the height of electric pulses is more effective in the process of the activation of dyes.
    Keywords: Electroporation, Photodynamic treatment, Electrical Activation, Wehi, 164 Cell Line, Zinc Phthalocyanine, 5, Aminolevalenic Acid
  • A. Neshasteriz, Gh. Shafaee, H. Mozdarani Pages 85-104
    Introduction
    Glioma comprises about 50% of all primary central nervous system malignancies. Despite using surgery, radiotherapy and chemotherapy as means of treatment the prognosis for these patients remains poor. Efforts to improve the treatment of malignant Glioma include radiosensitization of cancer cells using Iododexyuridine (IUdR) as a thymidine analogue, which is preferentially incorporated into the DNA of tumor cells to sensitize them to radiation.
    Materials And Methods
    In this study, we achieved D0 for Glioma A172 cell line in monolayer culture which was 1.7 Gy for exponentially growing cells and 2.2 Gy for plateau cells respectively. 1 mM IUdR alone induces significant cytogenetic aberrations in A172 glioblastoma cell line.
    Results
    The number of cytogenetic aberrations induced by IUdR demonstrated a considerable discrepancy between exponentially growing and plateau phase cells.The value of sensitizing Enhancement Ratio (SER) derived through colony assay was equal to 1.36 for exponentially growing cells and 1.04 for plateau cells, whereas metaphase analysis showed 2.49 for exponentially growing cells and 1.05 for plateau phase cells.Discussion and
    Conclusion
    Different findings of SER values between colony assay and metaphase analysis methods might be due to the repair time given to the cells during colony assay method. The difference in SER values between exponentially growing cells and plateau cells is probably due to different uptake of IUdR by cells in these two phases One of the main barriers for the effectiveness of IUdR when accompanied with external beam therapy is the presence of G0 cells. As the drug alone induces aberrations, continuous long intra–arterial infusion of IUdR in place of intra–venouse infusion, may lead to better results.
    Keywords: Glioma, Radiation Sensitizer, Cytogenetic Aberrations, Iodo, 2, Deoxyuridin