فهرست مطالب

Medical Physics - Volume:3 Issue: 13, 2007

Iranian Journal of Medical Physics
Volume:3 Issue: 13, 2007

  • 98 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1385/11/17
  • تعداد عناوین: 9
|
  • فهیمه درکی، علیرضا احمدیان، حمید سلطانیان زاده، مجتبی زارعی، محمدعلی عقابیان صفحات 1-19
    مقدمه
    تصویربرداری تانسوری انتشار، روشی غیرتهاجمی برای تخمین زدن میزان انتشار مولکول های آب درون مسیر عصبی می باشد. در این روش به هر وکسل تصویر یک تانسور اختصاص می یابد که بردارویژه اصلی آن جهت انتشار درون وکسل را تعیین می کند. الگوریتم های مسیریابی ماده سفید مغز، روش هایی برای بازسازی مسیرهایی سه بعدی از روی فضای برداری تصاویر تانسوری انتشار می باشند.
    مواد و روش ها
    الگوریتم رژه سریع یکی از روش های کارآمد در مسیریابی مسیرهای عصبی می باشد که در آن همخطی بردارویژه های اصلی میزان سرعت انتشار را تعیین می کند. در این تحقیق تابع سرعت الگوریتم رژه سریع به گونه ای تصحیح شده است که قدرت بردار ویژه های تانسور در نظر گرفته شود. تابع سرعت پیشنهاد شده یک فاکتور وزنی تطبیق پذیر ناهمسانگردی جزئی،FA، دارد که می تواند سرعت را در نواحی مختلف مغز با توجه به نوع محیط (همسانگرد یا ناهمسانگرد(تنظیم کند.
    نتایج
    با این بهبود الگوریتم می تواند با دقت بالایی وکسل های درون مسیرهای شبیه سازی شده را استخراج کند. همچنین این روش دقت بالایی در آشکارسازی تقاطع مسیرهای عصبی دارد. توانایی الگوریتم اصلاح شده در سطح نویزهای متفاوت نیز مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که الگوریتم بهبود یافته در حضور نویز مقاومتر عمل می کند.
    بحث و نتیجه گیری
    در الگوریتم اصلاح شده مقادیرویژه در عامل تطابقی سرعت درنظر گرفته شده اند. این عامل سبب می شود که تابع سرعت بصورت تطبیق پذیر برای نواحی مختلف مغز تغییر کند. از طرفی دیگر به علت اینکه مقدار آستانه FA در نظر گرفته نمی شود، الگوریتم اجازه ورود به نواحی همسانگرد را پیدا می کند. این مورد الگوریتم را در آشکارسازی ناحیه تقاطع قادر می سازد. این در حالی است که در نظر نگرفتن مقدار آستانه سبب افزایش زمان در حدود 5/2 برابر زمان اجرای الگوریتم رژه سریع با در نظر گرفتن آستانه می باشد. در ضمن سرعت بهبود یافته، الگوریتم را نسبت به نویز مقاومتر می کند، زیرا در FA های بالاتر که سرعت سطح بیشتر است، اثر نویز کمتر می باشد. بدین جهت در برخی موارد که نیاز به اجرای سریع مسیریابی می باشد، بهتر است از آستانه FA استفاده شود.
    کلیدواژگان: تصویربرداری تانسوری انتشار، مسیریابی مسیرهای عصبی، الگوریتم رژه سریع، فاکتور وزنی تطبیق پذیر، مسیرهای متقاطع
  • غلامرضا رئیس علی، مریم قاسمی غنچه نازی، پروانه شکرانی، مهدی صادقی، ارژنگ شاهور، کورش اربابی صفحات 17-24
    مقدمه
    چشمه های براکی تراپی با فوتون کم انرژی پالادیم-103[1] برای درمان بدخیمی پروستات استفاده می شوند. مطابق با توصیه های انجمن فیزیک پزشکی آمریکا[2] در پروتکل TG-43U1 لازم است، پارامترهای دوزیمتری این چشمه ها شامل شدت کرمای هوا، ثابت آهنگ دوز، تابع هندسی، تابع دوز شعاعی و تابع ناهمسانگردی، بطور دقیق تعیین شوند. با توجه به اینکه پژوهشکده ی تحقیقات کشاورزی، پزشکی و صنعتی سازمان انرژی اتمی ایران، اولین نمونه ی دانه ی پالادیم-103 را در کشور تولید کرده است، لذا تعیین پارامترهای دوزیمتری این چشمه مطابق با پروتکل TG-43U1 قبل از کاربرد بالینی، لازم و ضروری است.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق تابع دوز شعاعی، تابع ناهمسانگردی و ثابت ناهمسانگردیاولین نمونه ی دانه ی پالادیم-103 ساخته شده، با استفاده از دوزیمترهای ترمولومینسانس-100[3]در فانتوم پرسپکس اندازه گیری شده است. دوزیمترهای ترمولومینسانس به شکل تراشه هایی مربعی به ابعاد 1/3 میلی متر و ضخامت 9/0 میلی متر می باشند که در برابر پرتو گامای کبالت 60 کالیبره گردیدند. فانتوم به صورت یک مکعب شامل صفحات پرسپکس طراحی شد و به منظور در نظر گرفتن اثر پرتوهای پراکنده، ابعاد فانتوم 30 سانتی متر انتخاب شد. دو نوع فانتوم جامد در این تحقیق ساخته شد. اولین فانتوم برای تعیین تابع دوز شعاعی و دومین فانتوم برای تعیین تابع ناهمسانگردی و ثابت ناهمسانگردی چشمه بکار رفت. توزیع دوز در اطراف چشمه در فانتوم ها با استفاده از دوزیمترهای ترمولومینسانس-100 توسط دستگاه قرائت گر مدل KFKI RMKL اندازه گیری شد.
    نتایج
    با استفاده از روابط تعریف شده در پروتکل TG-43U1 تابع دوز شعاعی، تابع ناهمسانگردی و ثابت ناهمسانگردی تعیین و با کمیتهای متناظر اندازه گیری شده برای چشمه double-wall 103Pd Best توسط میگونی و همکارانش در سال 2001 مقایسه شدند. نتایج بدست آمده از این مقایسه در توافق خوبی با یکدیگر می باشند.
    بحث و نتیجه گیری
    توزیع دوز فضایی بدست آمده در اطراف چشمه و پارامترهای دوزیمتری تعیین شده، از دیدگاه دوزیمتری، موید مناسب بودن چشمه ساخته شده جهت اهداف براکی تراپی سرطان پروستات است.
    کلیدواژگان: براکی تراپی، پارامترهای دوزیمتری، پروتکل TG، 43U1، دوزیمتر ترمولومینسانس، 100
  • محمدرضا سلامت، نیما رستم پور، منصور صالحی کهریزسنگی، امیرحسین سالاری، عباس گوکی زاده صفحات 25-30
    مقدمه
    یک روش ساده جهت تشخیص پوکی استخوان اندازه گیری چگالی و تراکم استخوان در قسمت های مختلف بدن نظیر ستون مهره ها و لگن می باشد که می تواند به تشخیص پوکی استخوان کمک کند. اساس این مطالعه مبتنی بر مقایسه چگالی معدنی[1] استخوان های ستون فقرات[2] و گردن ران[3] در زنان قبل از سن یائسگی[4] می باشد.
    مواد و روش ها
    اندازه گیری های چگالی معدنی استخوان با استفاده از روش جذب اشعه ایکس با انرژی دوگانه (DXA) از ابتدای سال 1381 در مرکز تشخیص پوکی استخوان اصفهان انجام می شود. از میان مراجعه کنندگان به این مرکز، 185 زن قبل از سن یائسگی بدون هیچ گونه پیشینه بیماری و مصرف دارویی که بر روی چگالی معدنی استخوان موثر باشد، انتخاب شدند. در طول دوره تحقیق، قابلیت تکرارپذیری طولانی مدت (ضریب تغییرات CV) اسکنر جذب اشعه ایکس با انرژی دوگانه با استفاده از فانتوم، برای اندازه گیری های چگالی معدنی استخوان مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیقات از یک سیستم Norland XR 46 استفاده شد.
    نتایج
    در طول مطالعه به کمک فانتوم استاندارد، قابلیت تکرار پذیری طولانی مدت (ضریب تغییرات) ماشین جذب اشعه ایکس با انرژی دوگانه برای ستون فقرات و لگن به ترتیب 1% و 2/1% برآورد گردید. میانگین نتایج بدست آمده چگالی معدنی برای استخوان های گردن ران و ستون فقرات به ترتیب عبارت بودند از: 136/0 ± 859/0 و 161/0 ± 012/1.
    بحث و نتیجه گیری
    برخلاف نتایج گزارش شده ای که در مورد کاهش T-scoreچگالی معدنی مربوط به استخوان های ستون فقرات در مقایسه با گردن ران برای زنان وجود داشت، ما به طور قابل ملاحظه ای میانگین T-score پایین تری را (0001/0، p < 02/9-= t) برای گردن ران بدست آوردیم. T-score های حاصل برای ستون فقرات و گردن ران به ترتیب عبارت بودند از 99/0 ±551/0- و 17/1 ± 09/1-. این نتیجه با نتایج گزارش شده قبلی در تضاد است. نتیجه حاصل ممکن است به علت فاکتورهای فیزیولوژیکی و الگوی زندگی افراد باشد. بنابراین برای تعیین این علت ها نیاز به تحقیقات بیشتری می باشد.
    کلیدواژگان: دقت، پوکی استخوان، جذب اشعه ایکس با انرژی دوگانه، چگالی معدنی استخوان
  • حسن صابری، محمدتقی بحرینی طوسی صفحات 31-40
    مقدمه
    هنگام پرتودرمانی با پرتوهای ایکس مگاولتاژ فوتونها در مسیر خود با ساختارهای مختلفی برخورد می کنند که منجر به تولید الکترونهای آلوده کننده می شوند. این الکترون ها دز جذبی پوست را بالا می برند. به منظور کاهش آلودگی الکترونی روش های مختلفی از جمله استفاده از فیلتر ها، میدان مغناطیسی و کیسه هلیوم پیشنهاد شده است که در این پژوهش اثر میدان مغناطیسی بر دز سطحی حاصل از پرتوهای ایکس شتاب دهنده نپتون 10 PC مورد مطالعه قرار گرفته است.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه برای تولید میدان مغناطیسی از آهنرباهای بسیار قوی نئودیمیوم بور آهن (NdFeB) استفاده شد که بر روی نگهدارنده ای که طراحی و ساخته شد نصب گردیدند. دزیمتری ها نیز با استفاده از اتاقک یونیزاسیون پین پوینت مدل 31006 و در فانتوم آب اسکن دیترونیکس مدل RFA-300 انجام گردیدند. همچنین اثر کیسه پر از هلیوم که جایگزین هوای بین سر دستگاه و سطح فانتوم گردید مورد بررسی قرار گرفت.
    نتایج
    نتایج حاصل از دزیمتری ها نشان داد که استفاده از میدان مغناطیسی قادر است دز سطحی را در میدان های 10×10، 20×20 و 25×25 سانتی متر مربع به ترتیب 7/10، 3/18 و 3/13 درصد کاهش دهد. همچنین زمانی که میدان مغناطیسی بطور هم زمان با کیسه پر از هلیوم بکار می رود دز سطحی در هر سه میدان مورد مطالعه بیشتر از کاربرد میدان مغناطیسی تنها کاهش می یابد.
    بحث و نتیجه گیری
    با مقایسه با مطالعات قبلی انجام شده توسط سایر پژوهشگران می توان نتیجه گرفت که شدت میدان مغناطیسی استفاده شده در این مطالعه برای حذف تقریبا همه الکترونهای آلوده کننده ناشی از سر دستگاه کافی می باشد. همچنین با توجه به اینکه میزان آلودگی الکترونی ناشی از ستون هوای بین سر دستگاه شتاب دهنده نپتون در 100SSD = سانتی متر تنها 3-2 درصد است در حالی که میزان آلودگی الکترونی ناشی از سر دستگاه چندین برابر این مقدار و بین 7/10 تا 3/18 درصد برای میدان های مختلف محاسبه شده است لذا علی رغم اینکه استفاده از هر دو عامل میدان مغناطیسی و کیسه هلیوم بهترین شرایط را برای کاهش آلودگی الکترونی ایجاد می کند اما به منظور ممانعت از انسداد میدان نوری توسط کیسه هلیوم استفاده از میدان مغناطیسی به تنهایی کافی به نظر می رسد.
    کلیدواژگان: آلودگی الکترونی، میدان مغناطیسی، کیسه هلیوم، دز سطحی و نپتون 10PC
  • پردیس غفاریان، علی اکبر شرفی، کیخسرو کشاورزی صفحات 41-48
    مقدمه
    در رادیولوژی تشخیصی آلودگی تصاویر با مقدار قابل توجهی پرتوهای پراکنده، باعث کاهش در کیفیت تصویرمی گردد. بنابراین آگاهی و شناخت از نحوه توزیع پرتوهای پراکنده میتواند اقدام موثری برای استفاده از شبکه مناسب در جهت کاهش این پرتوها باشد.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق با استفاده از کدMCNP4C[1] نحوه توزیع فوتونهای پراکنده وکمیت SPR [2]با تغییرات ضخامت فانتوم آب، اندازه میدان تشعشع و ولتاژ لامپ اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای هندسی108 شبکه خطی موازی با ماده بینابینی آلومینیوم و فیبر کتان مورد بررسی قرار گرفت، فاکتور بهبود کنتراست و بوکی فاکتور بعنوان پارامترهای ارزیابی مورد استفاده قرار گرفت.
    نتایج
    افزایش 15درصدی در کمیت SPRدر حالیکه ولتاژ لامپ اشعه ایکس از40 تا 140 کیلو ولت تغییر کند و همچنین افزایش 99 درصدی در کمیت SPRدر افزایش ضخامت فانتوم آب از 3 تا 40 سانتی متری در ولتاژ لامپ 120کیلو ولت مشاهده گردید. سپس با تغییر دادن پارامترهای موجود در هندسه شبکه و ارزیابی عملکرد آنها، شبکه های بهینه مشخص گردید.
    بحث و نتیجه گیری
    پس ازآنالیز نتایج، شبکه هایی با ماده بینابینی فیبر کتان کارایی بالاتری را به نسبت شبکه های آلومینیومی نشان دادند، همچنین شبکه های با دانسیته تیغه بالا و نسبت شبکه بالا، عملکرد بهتری را از شبکه هایی با دانسیته تیغه پایین نشان دادند.
    کلیدواژگان: شبکه خطی موازی، MCNP4C، فوتونهای پراکنده، روش مونت کارلو رادیولوژی تشخیصی
  • علیرضا کمالی اصل، سعید سرکار، مهسا بهبهانیان صفحات 49-58
    مقدمه
    پزشکی هسته ای یکی از روش های تشخیصی فیزیولوژیکی می باشد؛ که عوامل متعددی، اثرگذار بر روی کیفیت آن می باشد. وجود برخی محدودیتها همانند توزیع ماده رادیواکتیو در عمق های مختلف، بهره گیری از کولیماتور، نفوذ پرتو از دیواره کولیماتور، ساختار یک پارچه آشکارساز سوسوزن، محدودیت های الکترونیکی، تخمین های موجود در الگوریتم های مکان یابی و برخی عوامل محیطی (ماده پراکنده ساز) همگی عواملی هستند که می توانند تاثیرگذار بر روی کیفیت تصاویر باشند. از آنجایی که بررسی تک تک عوامل فوق به روش تجربی علاوه بر هزینه بر بودن، بسیار زمانبر بوده و در بعضی شرایط غیرممکن می باشد. یکی دیگر از روش های ارزیابی عوامل فوق، بهره گیری از روش های شبیه سازی مونت کارلو است.
    مواد و روش ها
    در کارحاضر به کمک روش مونت کارلو به شبیه سازی کامل سیستم دوربین گاما پرداخته ایم. نتایج شبیه سازی با نتایج کارخانه سازنده سیستم مقایسه شده و پس از اطمینان از صحت شبیه سازی به بررسی اثر فاصله و محیط پراکنده ساز بصورت مجزا و تلفیقی بر روی پروفایل های تابع نقطه گستر و پارامتر پهنای تابع نقطه گستر در نصف مقدار بیشینه (FWHM) و در یک دهم مقدار بیشینه (FWTM) پرداخته ایم.
    نتیجه و بحث: در تمام موارد توافق بسیار خوبی بین نتایج حاصله از کار شبیه سازی و نتایج تجربی مشاهده گردید. با توجه به موارد بالا و اثبات قابلیت این کد ارایه شده جهت شبیه سازی سیستم دوربین گاما، در مرحله بعدی پارامترهایی همچون اثرات پراکندگی داخل کریستال، پراکندگی داخل کولیماتور و نفوذ پرتو از تیغه های کولیماتور و دیگر پارامترهای سیستم را که بررسی اثرات کمی و کیفی آنها بر عملکرد سیستم و تصاویر حاصله بصورت تجربی ممکن نیست، مورد ارزیابی قرار داده ایم. در بررسی اثر فاصله بر روی دو پارامتر پهنای تابع نقطه گستر در نصف مقدار بیشینه و در یک دهم مقدار بیشینه برای بازه های2 سانتیمتر به ترتیب دارای رشد 9/10% و 5/10% در شبیه سازی و رشد 5/10% و 4/11% در نتایج تجربی وجود دارد. در مرحله دوم که به بررسی اثر فاصله و محیط پراکنده ساز بصورت همزمان می پرداخت نرخ رشد برای پهنای تابع نقطه گستر در نصف مقدار بیشینه و در یک دهم مقدار بیشینه در شبیه سازی به ترتیب 2/18% و 6/23% و در روش تجربی 93/19% و 34/23% مشاهده گردید. در مرحله سوم نیز که با ثابت نگهداشتن فاصله چشمه تا کولیماتور به بررسی اثر محیط پراکنده ساز بر روی دو پارامتر مذکور می پرداخت نرخ رشد با توجه به بازه های 2 سانتیمتر ماده پراکنده ساز آب به ترتیب دارای رشد 9/1% و 8/9% در شبیه سازی و 08/1% و 12/9% در نتایج تجربی مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: شبیه سازی مونت کارلو، تابع خط گستر، دوربین گاما، محیط پراکنده ساز
  • وحید مسلمی، رضا فقیهی، محمد امین مصلح شیرازی، احمد مصلایی، سیمین مهدی زاده صفحات 59-66
    مقدمه
    از جمله عواملی که باعث ایجاد خطا در طراحی درمان می گردد و منحنی های هم دوز را دچار آشفتگی می سازد وجود بافت های با چگالی خیلی بالا یا خیلی کم مانند استخوان، بافت ریه، هوا و پروتزها می باشد. امروزه استفاده از تصاویرCT جهت حل این مشکل رو به گسترش می باشد بنابراین داشتن یک منحنی که بتوان بر اساس CT–number)عدد هانسفیلد(، مقدار دقیق چگالی الکترونی را تخمین زد لازم است. روش معمول بدست آوردن این منحنی، تصویر برداری از فانتوم هایی است که از مواد مختلف با چگالی های الکترونی مشخص ساخته می شوند. سپس با استفاده از مقادیر CT–number و با توجه به چگالی الکترونی مواد مختلف می توان منحنی کالیبراسیون را بدست آورد. اما در این تحقیق از روشی محاسباتی بنام استویکیومتری استفاده شده است که در آن CT-number بافت با استفاده از CT-number اندازه گیری شده برای مواد جایگزین بافت و دانستن ترکیب شیمیایی بافت پیش بینی می شود.
    مواد و روش ها
    برای محاسبات به روش استویکیو متری در ابتدا یک فانتوم از جنس پلی اتیلن ساخته شد و در این فانتوم مواد مختلفی با چگالی الکترونی وترکیبات شیمیایی مشخص جاسازی گردید که این مواد شامل آلومنیوم خالص، PVC، پلی اتیلن، آب و چوب پنبه برای مدل کردن استخوان سخت، اسکلت، چربی، ماهیچه و بافت ریه می باشند. با استفاده از دستگاه سی تی اسکن GE مدلNXI با انرژی kVp120 از فانتوم تصویر برداری صورت گرفت.
    نتایج
    با استفاده از CT– number حاصل از تصویر برداری فانتوم و مقادیر معلوم قبلی، یک دستگاه چند معادله و چند مجهول جهت بدست آوردن معادله اصلی μ حاصل شد. ضرایب ثابت در معادله μ عبارتند از:، و. برای سنجش میزان دقت در این روش با جایگذاری آلومنیوم در معادله و مقایسه CT-number به صورت تجربی و محاسباتی، بالاترین مقدار خطای محلی 6/5% و برای پلی اتیلن خطای محلی 4% می شود.
    بحث و نتیجه گیری
    با استفاده از معادله اصلی و با توجه به ترکیب شیمیایی عناصرموجود در بافت های مختلف بدن مقدار CT-number برای هر بافت تخمین زده می شود و در نهایت منحنی تغییرات CT–number بر حسب چگالی الکترونی رسم شده است که در نقطه ی CT–numberمعادل صفرکه مشخصه ی آب است، منحنی ها از یکدیگر جدا می شوند. در این روش با افزایش چگالی الکترونی مواد، میزان خطا نیز افزایش می یابد. مقایسه نتایج بدست آمده از روش تجربی و روش محاسباتی حاکی از دقت مناسب روش فوق می باشد.
    کلیدواژگان: استویکیومتری، CT، number، چگالی الکترونی، طراحی درمان کامپیوتری
  • مهیار نیرویی، پرویز عبدالمالکی، معصومه گیتی صفحات 67-80
    مقدمه
    این تحقیق کوششی برای تشخیص ضایعات پستانی مشکوک به بدخیم با استخراج اطلاعات کمی وکیفی از تصاویر ماموگرافی فیلم- اسکرین و استخراج بهترین پارامترهای تشخیصی از میان کل پارامترهای موجود و ارتقای دقت، حساسیت و ویژگی تشخیصی به کمک الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی مصنوعی می باشد.
    مواد و روش ها
    اطلاعات لازم برای این تحقیق از تصاویر ماموگرافی مربوط به 119 بیمار مشکوک به سرطان سینه (49 مورد بدخیم و 70 مورد خوش خیم) و در قالب 12 پارامتر تشخیصی توسط پزشک متخصص، استخراج وسپس به مدل ترکیبی ما تزریق شد. از آنجا که همه این 119 بیمار بعد از ماموگرافی، بیوپسی نیز شده بودند، نتایج پاتولوژی آنها نیز جمع آوری و کد گذاری گردید. داده های جمع آوری شده به طور تصادفی به دو گروه آموزش (79 تایی) و آزمون (40تایی) تقسیم شده و سپس به مدل کامل (آموزش با کل پارامترها) و مدل ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک تزریق شدند. نتایج شبیه سازی های به عمل آمده روی این دو مدل نشان می دهد که مدل ترکیبی، قادر است تعداد 5 الی7 پارامتر را از میان 12 پارامتر تشخیصی موجود به عنوان بهترین پارامترها استخراج نماید. سپس شبکه عصبی با این پارامترهای بهینه آموزش داده شد و نتایج دقیقتری در مقایسه با مدل کامل شبکه عصبی به دست آمد.
    نتایج
    بر طبق نتایج بدست آمده از این پژوهش میزان دقت[1]، حساسیت[2] و ویژگی[3] تشخیصی روی 40 نمونه آزمون، به ترتیب از 70%، 56% و79% در مدل کامل شبکه عصبی به 80%، 75% و 83% در مدل ترکیبی، افزایش یافته است که این نتایج تا حدی بهتر از نتایج پزشک رادیو لوژیست (68%، 83% و 61%) می باشد. در این تحقیق از تحلیل منحنی ROC وسطح زیر آن، برای ارزیابی دقیق تر کارایی شبکه قبل و بعد از ترکیب آن با الگوریتم ژنتیک و همچنین در مقایسه با نتایج پزشک رادیولوژیست، استفاده گردید. سطح زیر منحنی پس از آموزش با پارامترهای بهینه از 73/0 به 84/0 افزایش یافت.
    بحث و نتیجه گیری
    نتایج این تحقیق بیانگر آن است که مدل ترکیبی قادر است پارامترهای بهینه و موثر را از میان پارامترهای تشخیصی موجود استخراج و باعث ارتقای کارایی و قدرت تعمیم شبکه عصبی گردد که این امر می تواند منجر به تشخیص کلینیکی دقیقتر توسط پزشک رادیولوژیست گردد
    کلیدواژگان: ماموگرافی، الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی مصنوعی، سرطان سینه
  • نمایه نامه دوره سوم، سال 1385
    صفحه 81
|
  • F. Darki, A. Ahmadian, H. Soltanianzadeh, M. Zaree, M. A. Oghabian Pages 1-19
    Introduction
    Diffusion Tensor Imaging (DTI) is a non- invasive tool for estimating the diffusion of water molecules in white matter tracts. In this method, a second order tensor is assigned to each voxel. The principal eigenvector of each tensor determines the diffusion direction in the voxel. White matter fiber tracking algorithms reconstruct three dimensional pathways using the vector field of DTI dataset.
    Material And Methods
    Fast Marching algorithm is a useful method for fiber tractography in which the co-linearity of principal eigenvectors determines the speed of diffusion. In this research, the speed function has been modified. The proposed speed function has an adaptive fractional anisotropy weighted factor which can set the speed according to brain environment (isotropic and non-isotropic).
    Results
    By this modification, the algorithm can extract the fiber voxels with high accuracy. This method has high performance in fiber crossing detection. The ability of the modified algorithm in the presence of different noise levels has been assessed and it is shown that the proposed algorithm is robust in the presence of noise.Discussion and
    Conclusion
    In the modified algorithm, the eigenvalues have been considered in the adaptive weighted factor. This factor changes the speed value adaptively according to brain environment. By this modification, the diffusion front can be entered into the crossing regions because FA threshold is not considered in this algorithm. Eliminating the FA threshold leads to increasing the time of tractography by a factor of almost two and half. Additionally, the algorithm becomes robust in comparison to noise because for high FA value the effect of noise is reduced.
    Keywords: Diffusion Tensor Imaging, Fiber tractography, Fast Marching, Adaptive Fractional Anisotropy Weighted Factor, Fiber Crossing
  • G. Raisali, M. Ghasemi Ghonchehnazi, P. Shokrani, M. Sadeghi, A. Shahvar, K. Arbabi Pages 17-24
    Introduction
    Brachytherapy sources of 103Pd with low photon energies are being used for interstitial implants in prostate tumors. Dosimetric parameters of these sources such as air kerma strength, dose rate constant, geometry function, radial dose function and anisotropy function should be calculated and measured accurately according to the recommendations of American Association of Physicists in Medicine (AAPM) addressed in TG-43U1 protocol. The first type of 103Pd brachytherapy seeds have been manufactured at Agricultural, Medical and Industrial Research Institute (AMIRI)- Atomic Energy Organization of Iran. Therefore, it is necessary to determine the TG-43U1 dosimetric parameters before clinical implementation.
    Materials And Methods
    In this work, the radial dose function, anisotropy function and anisotropy constant for the first 103Pd seed manufactured at AMIRS have been determined using TLD-100 dosimeters. The TLD having dimensions of 3.1 ×3.1×0.9 mm3 were calibrated using 60Co radiation field. The TLD measurements were preformed in 30×30×30 cm3 Perspex phantoms in order to provide full scattering conditions. In this work, two phantoms were designed. The first phantom was used for the experimental determination of radial dose function and the second one was used for the experimental determination of anisotropy function. Dose distribution around the source was measured by TLD-100 dosimeters using RMKL KFKI reader.
    Results
    The radial dose function, anisotropy function and anisotropy constant of the first AMIRI 103Pdwereseed determined according to TG-43U1 recommendations. The obtained result was in good agreement with the results published by Meigooni et al for Best double-walled model 103Pd source.Discussion and
    Conclusion
    The spatial dose distribution around the source and dosimetric parameters determined in this work showed that in dosimetry point of view, the new model 103Pd source manufactured at AMIRI is suitable for use in brachytherapy of prostate cancer.
    Keywords: Brachytherapy, Dosimetric Parameters, TG, 43U1 Protocol, TLD Dosimeter
  • M. R. Salamat¹, N. Rostampour, M. Salehi Kahrizsangi, A. H. Salari, A. Gookizadeh Pages 25-30
    Introduction
    This study is used to compare the bone mineral density (BMD) of lumbar spine (LS) and femur neck (FN) for premenopausal women.
    Material And Methods
    The BMD measurements using dual energy x-ray absorptiometry technique (DXA) have been performed at Isfahan Osteoporosis Diagnosis Center since March 2002. Among the referred subjects 185 premenopausal women who had no known history of disease or taking any medication that affects BMD were selected. The long-term reproducibility (coefficient of variation, CV) of the DXA scanner for BMD measurements during the study period was assessed, using the phantom provided by the manufacturer. A Norland XR46 system was used for the investigations.
    Results
    The mean BMD for the FN and LS were found to be 0.859 ± 0.136 and 1.012 ± 0.161, respectively. The long-term BMD for LS and FN had a coefficient of variation of 1.0 and 1.2%, respectively. Discussion and
    Conclusion
    Although a lower BMT T-score has been reported for LS compared to FN for women, the result obtained in this study shows a significantly lower BMT mean T-score (t = -9.02, p<0.0001) for FN. The BMD T-score of -0.551 ± 0.99 SD and -1.09 ± 1.17 SD was found for LS and FN, respectively. This finding is inconsistent with the previously reported results, which may be due to the physiological and life-style factors. Therefore, further research is required to determine the reason(s).
    Keywords: BMD, DXA, Osteoporosis, Precision
  • H. Saberi, M. T. Bahreyni Toosi Pages 31-40
    Introduction
    In high energy x-ray radiation therapy, the photons emerging from the target of linac are contaminated by secondary electrons which are referred to as "contaminant electrons". These electrons raise the skin dose when absorbed, therefore, it is desirable to try to remove them. There are different methods including electron filters, He bag and magnetic field which can be used to reduce the contaminant electrons. In this study, the effect of a powerful magnetic field alone and together with a He bag on the x-ray of a Neptun 10 PC linac has been investigated.
    Materials And Methods
    A magnet holder was designed and constructed to accommodate twenty pieces of NdFeB magnets which produce a very intensive magnetic field (in the order of 0.3 T) in the field center. The percent depth dose value (Ds) at the surface of the phantom was determined in a scanditronix RFA-300 water phantom using a PTW Pin-point chamber. Additionally, a He bag was placed in the air column between the head of the unit and the phantom surface to study the effect of the air column on electron contamination.
    Results
    The obtained measurements showed that the magnetic field causes a reduction in the Ds in 10×10, 20×20 and 25×25 cm2 field sizes by 10.7, 18.3 and 13.3%, respectively. Also the simultaneous application of the magnetic field and the He bag could cause much more reduction in Ds than magnetic field alone.Discussion and
    Conclusion
    Based on other studies, the magnetic field used in this work was intense enough to eliminate almost all of the contaminant electrons emerging from the head of the linac. The share of the electrons produced by the interaction of the photons in the air column between the head and the phantom surface in Ds was only 2-3%, while but for the electrons arising from the head of the linac it was many times higher. To optimize the reduction of the contaminant electrons in the field sizes of 10×10, 20×20 and 25×25 cm2 magnetic field and He bag should be applied. Since the contaminant electrons arising from air column have a minor effect, applying the magnetic field alone is enough to reduce the contaminant electrons.
    Keywords: Electron contamination, Magnetic field, Helium bag, Surface dose, Neptun 10 PC
  • P. Ghaffarian, A.A. Sharafi, K. Keshvarzi Pages 41-48
    Introduction
    In diagnostic radiology, the presence of scattered photons effectively decreases the image ‎quality. The introduction of grid has great impact on the improvement of image contrast and as a result on the image quality. A detailed ‎knowledge of scattered radiation distribution is necessary to optimize grid design.‎
    Materials And Methods
    In this work, the Monte Carlo Method (MCNP4C code) was used for the calculation of scattered radiation distribution and scatter to primary ratio (SPR). ‎So the variation in the phantom thickness, field size, tube voltage and aluminium filter are considered. Thereafter, the contribution of grid parameters such as strip density, grid ratio, ‎interspace material and lead-to-interspace ratio, height of strip, thickness of strip and thickness of interspace on scatter rejection was investigated by ‎the calculation of bucky factor and contrast improvement factor in 108 linear ‎parallel grids under standard ‎conditions proposed by International Electrotechnical Commission. Full simulation of photon interactions has been considered for the ‎evaluation of aluminium grids and cotton fiber as ‎interspace material. The simulation of x-ray spectra and photon transport in materials was ‎validated by comparing it to the measured data.
    Results
    An increase of 15% in SPR for tube voltage ‎between 40 and 140 kV was obtained in a standard phantom whereas an increase of 99% ‎was observed for phantom thicknesses between 3 and 40 cm at 120 kV. It has been shown that in grids with similar strip density, both contrast improvement factor and bucky factor increase with ‎increasing grid ratio. The same behavior was observed for grids with similar grid ratio ‎when strip density is decreased. Discussion and
    Conclusion
    The grids with cotton fiber show better performance than aluminium interspace grids with the same grid parameters especially in ‎low strip density and high grid ratio. Likewise, the grids with high strip density and high ‎grid ratio perform better than low strip density ones.
    Keywords: Parallel Grid, Monte Carlo Method, MCNP4C, Scattered Radiation
  • A. Kamali Asl, S. Sarkar, M. Behbahanian Pages 49-58
    Introduction
    In this work, the simulation of gamma-camera system is performed using MCNP code for the comprehensive evaluation of various imaging parameters in nuclear medicine. By employing this code, the simulation of various sources having different energy, different gantry geometries, phantom, collimators with different capabilities and various detectors is possible. In addition to the mentioned capa bilities, studying the effects of reconstruction algorithm, scattering media, collimator wall and edge absorption is also possible.
    Material And Methods
    In this paper, the ability of the developed code for the simulation of gamma-camera system is evaluated and the obtained result was compared to the experimental data of a SPECT system with LEGP collimator. In this simulation, the effects of source distance from collimator, scattering media and the combination of these two effects on FWHM and FWTM of line spread function (LSF) is considered and the simulation results are compared to the results obtained experimentally.
    Results
    The obtained simulation and experimental values of FWHM and FWTM were in good agreement while increasing the source depth in the scattering media. For the simulation, increasing the distance between the collimator and source in air (2 cm) causes an increase of 10.9 and 10.5% for FWHM and FWTM, respectively. The experimental values are 10.5 and 11.4%. In the next step, the increasing values of FWHM and FWTM are 18.2 and 23.6% in simulation and 19.93 and 23.34% in scatter media for simulation and practical modes, respectively. By removing the distance effect the simulated value of FWHM and FWTM changes by 1.9 and 9.8%, respectively. The obtained experimental value of FWHM and FWTM changes by 1.08 and 9.12%, respectively.In all cases, a good correlation between the slope of simulation and experimental results were observed.Discussion and
    Conclusion
    In all cases, there is a good correlation between the simulation results and the experimental data. Considering the capability of the developed code for simulating gamma-camera system it is now possible to evaluate the quantitative and qualitative effects of many parameters such as inter-crystal scattering, scattering inside collimator, beam absorption by the edges of collimator septa on system operation and acquired images which otherwise obtaining them are experimentally impossible.
    Keywords: MCNP Simulation, Gamma Camera System, LSF, Scatter Media
  • V. Moslemi, R. Faghihi, M. A. Mosleh Shirazi, A. Mosallae, S. Mehdizadeh Pages 59-66
    Introduction
    One of the causes of error and perturbation in isodose curves in conventional radiotherapy treatment planning is the existence of tissues having either very high density (bone, prosthesis) or very low density (lung, air cavities). Nowadays, the use of CT images to solve this problem is growing, and so is the need for calibration curves that convert the CT-number of the tissue to electron density for dose calculation. The conventional method to obtain this curve is purely measurement-based, in which a phantom containing various materials of known electron densities is imaged. Alternatively, a more fundamental method of stoichiometry has been used in this work.
    Material And Methods
    For the stoichiometric method, initially a cylindrical polyethylene phantom was built. The phantom consists of inserts of high-purity aluminum, PVC, polyethylene, water and cork to model hard bone, skeleton, fat, muscle and lung tissues, respectively. CT imaging was then performed at 120 kVp using a spiral CT scanner (GE model NXI). A system of simultaneous equations was solved to get the appropriate CT-number to electron-density conversion for each tissue type using the CT-numbers from the phantom images, the physical and radiological data of the materials. A conversion curve showing the variation of CT-number with relative electron density was also plotted. The result of the stoichiometric conversion was then compared to that from other methods.
    Results
    The system of simultaneous equations yielded the factors, ,. The experimental and the computed CT-numbers were compared. The highest uncertainty was estimated to be approximately 5.6% for a relatively high-density material such as aluminum and 4% for polyethylene. The curves representing the electron density based on CT-number start diverging at CT-number equal to zero and above.Discussion and
    Conclusion
    Comparing the results obtained from the experimental and computational methods suggest an acceptable level of accuracy for the computational (stoichiometric) conversion. The uncertainty in the electron density obtained is greater for materials of higher electron density.
    Keywords: Stoichiometric CT Conversion, CT, number, Electron Density, Radiotherapy Treatment Planning
  • M. Nirooee, P. Abdolmaleki, M. Gity Pages 67-80
    Introduction
    A genetic algorithm (GA) in conjunction with neural network was proposed to be used to differentiate between breast lesions based on the mass and microcalcification findings. These findings were encoded as features for a genetic algorithm for feature selection and classified with a three-layered neural network to predict the outcome of biopsy. The system was established through the optimization of the classification performance of neural network which was used as evaluation function.
    Material And Methods
    A database containing records of 119 patients (49 malignant and 70 benign cases) each of which consisted of 12 parameters was used. The artificial neural network (ANN) was trained using 79 cases containing masses and microcalcifications previously diagnosed by surgical biopsy and tested with 40 cases. The performance of hybrid model was then compared to that of the experienced radiologist in terms of sensitivity, specificity, accuracy and ANN was used to determine receiver operating characteristic curve analysis. The proposed approach was able to find an appropriate feature subset (5-7 parameters out of 12 parameters) and can approximately show the relative efficacy of each feature in classification of breast lesions. The optimized subset of features helped neural classifier to achieve better results in the classification of breast lesions.
    Results
    The obtained results showed that the neural network with optimized features yielded a higher diagnostic accuracy (80%), sensitivity (75%) and specificity (83%) compared to that of the radiologist (68%), (%83) and (61%). Similarly the output of the neural network with optimized features (hybrid model) outperformed the complete model by improving the accuracy, sensitivity and specificity from 70, 56 and 79% to 80, 75 and 83%, respectively. Discussion and
    Conclusion
    The benefits of applying the GA as a preprocessor include improvement in the generalization ability of ANN and reducing the size of calculations through simplifying the ANN structure. Using such hybrid method demonstrated that the performance of the ANN improved by definition the importance of each evaluated features. This can lead the radiologist to a more accurate diagnosis in the clinical applications using such hybrid model as a computerized second opinion.
    Keywords: Mammography, GeneticAlgorithm, Artificial Neural Network, Breast Cancer