فهرست مطالب

Medical Physics - Volume:4 Issue: 16, 2007

Iranian Journal of Medical Physics
Volume:4 Issue: 16, 2007

  • 106 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1386/08/22
  • تعداد عناوین: 9
|
  • کورش اربابی، غلامرضا رئیس علی، معصومه دهقانی مقدم، مصطفی غفوری، ارژنگ شاهور، سعید حمیدی صفحات 1-10
    مقدمه
    اتاقک یونش چاهک دار مرتبط با هوای آزاد یکی از سیستم های اندازه گیری برای تعیین قدرت چشمه های براکی تراپی است. این اتاقک از محفظه ای استوانه ای ساخته می شود که در وسط و در امتداد محور آن حفره ای استوانه ای برای قرار دادن چشمه های مورد اندازه گیری تعبیه شده است.
    مواد و روش ها
    با بررسی عملکرد اتاقک های یونش چاهک دار مرتبط با هوای آزاد و با استفاده از کد MCNP4C به عنوان ابزار محاسباتی، اتاقک مورد طراحی شبیه سازی شد و پس از ارزیابی پاسخ محاسباتی و بدست آوردن نتیجه مطلوب اتاقک یونش چاهک دار ساخته شد. پارامترهای عملکردی این اتاقک شامل ولتاژ کاری، میزان جریان نشتی، تکرارپذیری پاسخ، مکان مرجع، ضریب بازترکیب، ضریب قطبش و پایداری پاسخ برای هر یک از چشمه های 137Cs، 57Co و 241Am مورد بررسی قرار گرفت.
    نتایج
    مقدار جریان نشتی اتاقک در ولتاژ کاری آن در مقایسه با پاسخ اتاقک برای چشمه های مذکور قابل صرفنظر بود. پاسخ اتاقک ساخته شده برای هر یک از چشمه های 137Cs، 57Co و 241Am تکرار پذیر است و مکان مرجع اتاقک ساخته شده برای هر یک از چشمه های مذکور در 6 سانتیمتری کف اتاقک بدست آمد. ضریب بازترکیب در اتاقک یونش مورد نظر بسیار کم است و مقدار ضریب قطبش نزدیک به 1 است و از اینرو از تاثیر این دو ضریب در اندازه گیری ها صرفنظر شد. نزدیک بودن مقادیر اندازه گیری در فاصله های مختلف زمانی نشان دهنده پایداری پاسخ اتاقک برای هر یک از چشمه های مورد آرمایش بود. همچنین نتایج حاصل از جریان اندازه گیری شده اتاقک ساخته شده به ازای واحد قدرت چشمه با نتایج متناظر پاسخ اتاقک شبیه سازی، برای مکان های مختلف چشمه در اتاقک در محدوده ی انرژی چشمه های مورد آزمایش مقایسه شد.
    بحث و نتیجه گیری
    نتایج حاصل از این مقایسه نشان می دهد که مکان مرجع اندازه گیری برای هر یک از چشمه های مذکور در هر دو اتاقک (ساخته شده و شبیه سازی شده) یکی است و بیانگر رفتار مشابهی هستند. با توجه به خصوصیات عملکردی خوب اندازه گیری شده برای اتاقک یونش ساخته شده، می توان از آن برای اندازه گیری قدرت چشمه های براکی تراپی با انرژی بیشتر از 50 کیلو الکترون ولت استفاده کرد.
    کلیدواژگان: اتاقک یونس چاهک دار، چشمه های گامای براکی تراپی، قدرت گرمای هوا، شبیه سازی مونت کارلو
  • محمد تقی بحرینی طوسی، عبدالرضا هاشمیان، شاهرخ ناصری، حسن رافتی حمایتی صفحات 11-18
    مقدمه
    سیستم مولتی لیف کولیماتور از جمله سیستمهای شکل دهنده میدان تابش در پرتو درمانی تطابقی است. به کارگیری این سیستم منجر به صرفه جویی در زمان درمان، افزایش دقت در انطباق میدانهای تابش از دید منبع تابش با سطح مقطع حجم هدف و کاهش اشتباهات احتمالی تکنسینهای بخشهای پرتو درمانی می شود. هدف از انجام این تحقیق طراحی و ساخت بخش مکانیکی سیستم مولتی لیف کولیماتور است.
    مواد و روش ها
    اجزاء تشکیل دهنده این سیستم عبارتند از: صفحه پایه، 52 عدد تیغه، حامل تیغه ها (2 عدد)، پایه نگهدارنده پیچهای حرکتی (2 عدد) و پیچ حرکتی از نوع رزوه مثلثی (52 عدد). تیغه ها به صورت دو به دو مقابل یکدیگر قرار گرفته اند. بنابراین شکل دهی میدان تابش توسط دو گروه 26 تایی از تیغه ها انجام می گیرد. به منظور افزایش محدوده حرکتی تیغه ها در ایجاد شکل میدان تابش کاملا نامتقارن، سیستم به گونه ای طراحی گردیده است که هر گروه از تیغه ها بر روی حامل جداگانه ای قرار دارد. اجزای تشکیل دهنده این سیستم از طریق روش های ماشین کاری ساخته شدند. این سیستم از قابلیت نصب و جداسازی در سیستمهای شتابدهنده خطی موجود برخوردار است. تیغه ها از جنس آلومینیوم ساخته شدند. ابعاد تیغه ها برابر 50×5×200 میلیمتر می باشند.
    نتایج
    وزن کل اجزا تشکیل دهنده این سیستم در حدود 37 کیلوگرم است. پهنای این تیغه ها در ایزوسنتر یک سیستم شتابدهنده واریان می تواند در حدود 10 میلیمتر باشد. حرکت تیغه ها توسط پیچهای رزوه مثلثی انجام می شود. حرکت این گونه پیچها به وجود اندکی لقی محوری نیازمند است که باعث کاهش دقت مکانی تیغه ها تا حدود 4/1 میلیمتر خواهد شد.
    بحث و نتیجه گیری
    مولتی لیف کولیماتور مشهد با طراحی و شکل موجود تقریبا 37 کیلوگرم وزن دارد. ولی اگر تیغه های آلومینیومی آن بوسیله تیغه های تنگستن جایگزین شون وزن کلی سیستم ممکن است از حد تحمل شتابدهنده بیشتر شود. بنابراین به منظور کاهش وزن آن باید تغییراتی در آن ایجاد شود. به منظور افزایش دقت مکانی تیغه ها، بهتر است بجای پیچ های رزوه مثلثی از پیچ های ساچمه ای و اولر کیج استفاده شود.
    کلیدواژگان: سیستم مولتی لیف کولیماتور، نمونه آزمایشی، بخش مکانیکی، طراحی و ساخت
  • احد زینالی، بیژن هاشمی ملایری، شهرام اخلاق پور، مجید میرزایی، سیدمجید ناظمی صفحات 19-32
    مقدمه
    به دلیل نقش شکستگی های فشاری تنه مهره انسان در افزایش مرگ و میر و کاهش کیفیت زندگی بیماران، مطالعات زیادی جهت پیش بینی استحکام فشاری تنه مهره، به شکل غیر تهاجمی، با استفاده از روش های مبتنی برتعیین تراکم استخوان واخیرا با استفاده از روش اجزاءمحدود خطی انجام شده است. درتحقیق حاضر، از روش اجزاءمحدود غیر خطی مبتنی بر داده های سیستم توموگرافی کامپیوتری کمی درپیش بینی استحکام تجربی تنه مهره انسان، استفاده شد.
    مواد و روش ها
    چهار عدد مهره پشتی-کمری ازسه جسد مذکر با میانگین سن 42 سال تهیه ودر داخل فانتوم آب قرار گرفت. پس از تصویر برداری نمونه ها، با تهیه برنامه ای در محیط نرم افزار MATLAB، هندسه دقیق و ویژگی های مکانیکی تک تک وکسلهای بافت استخوان استخراج و مدل اجزاءمحدود سه بعدی نمونه ها در محیط نرم افزار ANSYS تولید و با در نظر گرفتن رفتار ماده الاستیک خطی- پلاستیک خطی و تغییر فرم های بزرگ، استحکام فشاری نمونه ها محاسبه وبا مقادیر تجربی مقایسه شد.
    نتایج
    نتایج نشان می دهد که روش اجزاءمحدود غیر خطی در برآورد استحکام فشاری تنه مهره ها، روش موثر تری محسوب می شود به گونه ای که اختلاف مقادیر پیش بینی شده استحکام نهائی با مقادیر اندازه گیری شده در تمام نمونه ها کمتر از 1کیلو نیوتن می باشد.
    بحث و نتیجه گیری
    با توجه به اهمیت استفاده از روش های غیر تهاجمی جهت پیش بینی ریسک شکستگی های فشاری تنه مهره های انسان و به منظور کاهش عوارض ناشی از آنها و همچنین ارتقاء امید به زندگی در بیماران با بکارگیری روش اجزاءمحدود غیر خطی مبتنی بر داده های سیستم توموگرافی کامپیوتری کمی نشان داده شد که می توان ریسک شکستگی های مذکور را با دقت بیشتری برآورد نماید
    کلیدواژگان: پیش بینی شکستگی، شکستگی های فشاری تنه مهره، توموگرافی کامپیوتری کمی، روش اجزاء محدود، استحکام فشاری
  • آمنه سازگارنیا، محمدحسین بحرینی طوسی، مجید ولی زاده، فاطمه همایی، حبیب الله اسماعیلی، اعظم عباسی صفحات 33-41
    مقدمه
    الکتروپوریشن یکی از شیوه هایی است که به منظور انتقال مولکولها از میان غشاء سلولی، مورد بهره برداری واقع شده است. استفاده از مولکولهای فلوئورسنت به منظور تعیین میزان تراوایی سلولها پس از اعمال پالسهای الکتریکی یکی از متداولترین شیوه های ارزیابی کارایی این تکنیک است. از طرف دیگر روش های ریاضی می تواند به منظور پیش بینی چگونگی تاثیر تغییر ویژگی های پالس بر بازده الکتروتراوایی، امکان به کارگیری تکنیک را به منظور ایجاد حداکثر تراوایی و در صورت لزوم حداقل مرگ سلولی فراهم آورد.
    مواد و روش ها
    پس از کشت و تکثیر رده سلولی ام سی اف 7 مشتق شده از تومورهای آدنوکارسینومای پستان انسانی، جهت پایش نتایج الکتروتراوایی و بقاء سلولی از روش فلوئوریمتری و ماده فلوئورسنت یدید پروپیدیوم استفاده گردید. بعد از مجاورت یدید پروپیدیوم با سلولها و نفوذ این ماده به داخل سلول تحت تاثیر پالسهای الکتریکی، غشاء سلولها تخریب و مولکول های فلوئورسنت مذکور آزاد و سیگنال فلوئورسانس نشری یدید پروپیدیوم به روش فلوئوریمتری ارزیابی گردید. سیگنال نشری سلولهای مرده نیز در نمونه های سلولی با درصد بقاء متفاوت تعیین و منحنی استاندارد آن بر حسب درصد بقای سلولها ترسیم و بر اساس آن، سیگنال نشری سلولهای زنده تراواشده پیش بینی گشت. همچنین تراوایی و بقای سلولی در 6 دز الکتریکی بلافاصله و پس از 72 ساعت تعیین و داده ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
    نتایج
    طول موج های حداکثر شدت تحریک و نشر فلوئورسانس محلول یدید پروپیدیوم بترتیب 540 و 600 نانومتر بدست آمد. بیشترین سیگنال تراوایی و کمترین میانگین درصد بقاء سلولی به ترتیب در پالس های الکتریکی 1500 ولت در زمان 25 میکروثانیه و 800 ولت در زمان 500 میکروثانیه ثبت شد. میزان مرگ سلولی بلافاصله پس از اعمال پالس، کمتر از نتیجه به دست آمده 72 ساعت بعد از آن بوده است.
    بحث و نتیجه گیری
    پیش بینی می شود افزایش قدرت پالس ها یا پهنای زمانی آنها بتواند موجب افزایش الکتروتراوایی سلولها شود، مگر آنکه موجب تخریب و مرگ سلول گردد. یک رابطه ریاضی بین سطح سیگنال الکتروتراوایی، بر حسب قدرت و پهنای زمانی پالس و درصد بقای سلولی بدست آمد که در آن تراوایی با توان دوم پهنای زمانی پالس و توان اول قدرت آن نسبت مستقیم دارد. به نظر می رسد با افزایش قدرت و پهنای زمانی پالس فرایندهایی فعال می شود که علاوه بر مرگ فوری سلول، مانع از تکثیر و یا ترمیم سلول پس از صدمات پالس می گردند
    کلیدواژگان: الکتروپوریشن، رده سلولی ام سی اف 7، الکتروتراوایی، پالس الکتریکی، فلوئوریمتری
  • سیدعلی سیدی زاده، پروین نصیری، حجت زراعتی، رحمت الله جهانگیری صفحات 43-52
    مقدمه
    در میان اثرات ممکن ناشی از تماس با میدانهای مغناطیسی با محدوده فرکانسی بسیارپایین، اثر بر روی سیستم قلبی – عروقی نیز در پایگاه داده های حاصل از اثرات زیستی میدانها گزارش شده است.
    مواد و روش ها
    این مطالعه با هدف ارزیابی اثرات طولانی مدت تماس با میدانهای الکتریکی و مغناطیسی بر تغییرات سیگنال الکتروکاردیوگرام انجام گرفت. مطالعه در طی سه مرحله انجام گرفت. ابتدا شدت موثر میدان الکتریکی و مغناطیسی در قسمتهای مختلف پست که اپراتورها زمان بیشتری را در آنجا صرف می کردنند، اندازه گیری شد. سپس با توجه به عادات کاری و رفتاری اپراتورها، میانگین وزنی زمانی 12 ساعته شدت موثر میدان الکتریکی و مغناطیسی به عنوان شاخص مواجهه برای تک تک اپراتورهای شاغل در پستها تخمین زده شد. سپس با توجه به تاریخچه شغلی و داروئی و بررسی پرونده های پزشکی 102 نفر از بین اپراتورها انتخاب شدند.از افراد انتخاب شده در وضعیت استراحت نوارقلب در اشتقاق II گرفته شد.سپس از الکتروکاردیوگرام ثبت شده، 5 پارامتر تعداد ضربان قلب، مدت زمان موج P و کمپلکس QRSو مدت زمان فاصله PR و QTC استخراج شد.با استفاده از آنالیز رگرسیون چندگانه اثرات همزمان متغیرهای مستقل (سن، سابقه کار و میانگین وزنی زمانی میدان الکتریکی و مغناطیسی) بر پارامترهای استخراج شده از سیگنال الکتروکاردیوگرام مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
    نتایج
    نتایج بدست آمده نشان می دهد که اثرات همزمان متغیرهای مورد نظر می توانند تغییراتی در فاصله PR و QTC سیگنال الکتروکاردیوگرام ایجاد کنند.وقتی میزان اثر هر یک از متغیرها را در بروز تغییرات ایجاد شده در فواصل سیگنال الکتروکاردیوگرام بررسی می کنیم، متوجه می شویم که بیشترین تغییرات ایجاد شده در فاصله QTCو PR در اثر تماس با میدانهای الکتریکی و مغناطیسی ایجاد می شود.
    بحث و نتیجه گیری
    بررسی اثرات حاصل از میدانهای الکترومغناطیسی بر سیگنال الکتروکاردیوگرام، بازگو کننده اثرات این میدانها بر رپلاریزاسیون سلولهای قلبی است. از طرف دیگر، تعداد ضربان و ریتم قلب تحت کنترل سیستم اعصاب خودکار قرار دارد. بنابراین لازم است در کنار بررسی سیگنال الکتروکاردیوگرام، سیگنال HRV نیز مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد، تا بدین وسیله اثرات میدانها بر روی عملکرد سیستم اعصاب خودکار قلب مورد ارزیابی قرار گیرد.
    کلیدواژگان: الکتروکاردیوگرام، الکترومغناطیس، فرکانس
  • معصومه فولادی، نادر ریاحی عالم، محمدحسین حریرچیان، کاووس فیروزنیا، محمدعلی عقابیان، مجید شکیبا، بهروز رفیعی، مرتضی بختیاری صفحات 53-64
    مقدمه
    مالتیپل اسکلروزیس (MS) یک بیماری تخریب کننده ساختار میلین در سیستم اعصاب مرکزی (CNS) است که عمدتا افراد جوان با میانگین سنی 30 سال را تحت تاثیر قرار می دهد. تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) یکی از خاص ترین و حساس ترین روش های تصویربرداری جهت تشخیص و نمایش میزان تحول و گسترش بیماری مالتیپل اسکلروزیس است. ولی تصویربرداری MR از توانایی لازم، جهت افتراق بین دگرگونی های هیستوپاتولوژیک مشخصی که در آسیب های MS و بافت مغز رخ می دهد، برخوردار نیست. تصویربرداری کمی انتقال مغناطش (qMTI) یک روش نسبتا جدید تصویربرداری MR جهت بررسی فرایندهای پاتولوژیک بافت مغز است که در بیماران MSرخ می دهد. این تکنیک کمی MRI، قادر است اطلاعات کاملتری در مورد میزان و ماهیت آسیب وارد شده به بافت مغز در بیماری MS ارائه دهد که با تصویربرداری معمول MR قابل آشکار شدن نیست.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه، 12 بیمار مبتلا به MS از نوع عودکننده و بهبودیابنده و 12 داوطلب سالم با روش های تصویربرداری MR بالینی شامل: T2-FSE، T1-SE، FLAIRو همچنین تصویربرداری کمی انتقال مغناطش مورد بررسی قرار گرفتند. تمامی آسیب های متمرکز مشخص شده روی تصاویر وزنی T2، بر اساس میزان کاهش شدت سیگنالشان روی تصاویر وزنی T1، دسته بندی شدند. ماده سفید مغز و آسیب های MS به کمک یک سیستم نیمه اتوماتیک، بخش بندی شد. آنالیز هیستوگرام نسبت انتقال مغناطش (MTR) برای ماده سفید مغز انجام گرفت و مقدار میانگین MTR برای آسیب های دسته بندی شده MS نیز محاسبه شد.
    نتایج
    کاهش معنی دار مقدار MTR در ماده سفید ظاهرا نرمال بیماران MS از نوع عود کننده و بهبود یابنده، نشان می دهد که MS بیشتر یک بیماری منتشر شونده است که کل بافت مغز را درگیر می کند. تغییرات گسترده مقادیر MTR را می توان در آسیب های MS مشاهده نمود. کاهش پارامتر MTR با میزان کاهش شدت سیگنال آسیب روی تصاویر وزنی T1 در ارتباط است. مقادیر کمتر MTR آسیب هایی که با شدت سیگنال بسیار کم در تصاویر وزنی T1 ظاهر می شوند، منعکس کننده میزان دمیلیناسیون و تخریب ساختار ماکرومولکولی آسیب های MSمی باشد. همچنین تفاوت معنی داری در پارامترهای هیستوگرام MTR بین گروه های کنترل و بیمار وجود داشت که با جابجایی هیستوگرام MTR ماده سفید ظاهرا نرمال به سوی چپ همراه بود.
    بحث: نتایج نشان می دهد که MSیک ماهیت منتشر شونده دارد و ناهنجاری های رخ داده در ماده سفید، جدای از ضایعات متمرکز مشاهده شده در تصویر وزنی T2، کل بافت مغز را تحت تاثیر قرار می دهد. از تصویربرداری کمی انتقال مغناطش می توان به عنوان یک روش معتبر جهت ارزیابی میزان گسترش بیماری و ماهیت ذاتی هر یک از آسیب ها در بیماران MS استفاده نمود
    کلیدواژگان: مالتیپل اسکلروزیس، تصویربرداری کمی انتقال مغناطش، نسبت انتقال مغناطش، آسیب، ماده سفید مغز
  • بررسی تکنیک چگالی سنجی استخوان به روش دوفوتونی و سه فوتونی با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو
    علیرضا کمالی اصل، آرش درفشه، سیدمحمودرضا آقامیری صفحات 65-73
    مقدمه
    هنگام استفاده از سیستمهای چگالی سنج استخوان به روش جذب دوفوتونی، توزیع ناهمگون بافت چربی در بیماران سبب ایجاد خطا در صحت نتایج آن می شود چرا که در این سیستمها بدن انسان به صورت دو مولفه بافت نرم و مواد معدنی استخوان مدل می شود. برای اینکه برآورد صحیح تری داشته باشیم بایستی از مدلی استفاده کنیم که در آن اثر چربی درنظر گرفته شود. در این نوشتار با شبیه سازی مونت کارلو با استفاده از کد MCNP، ابتدا به بررسی روش های موجود می پردازیم و سپس به بررسی روش های پیشنهادی و همچنین به بررسی اثر الگوی هندسی و شکل خوردگی های استخوان بر نتایج اندازه گیری می پردازیم.
    مواد و روش ها
    برای شبیه سازی روش های چگالی سنجی از کد MCNP استفاده شده است. شبیه سازی مونت کارلو یک روش آماری بر پایه اعداد تصادفی و احتمال آماری می باشد. این نوع شبیه سازی یکی از مهمترین ابزارها برای مطالعه و بررسی انتقال ذرات و برهمکنش های آنها با مواد و همچنین حفاظت در برابر تابش و دزسنجی می باشد. کد MCNP یک کد چند منظوره مونت کارلو است که می توان آن را برای بررسی مسائل ترانسپورت نوترون، فوتون و الکترون به کار برد.
    نتایج
    صحت اندازه گیری در مواجهه با توزیع ناهمگون بافت چرب با استفاده از روش دومولفه ای رایج کاهش می یابد. با استفاده از روش سه مولفه ای-دو انرژی صحت نتایج بهتر می شود در حالی که روش سه انرژی نتایج قابل قبولی ندارد.
    بحث: علت بهبود صحت نتایج روش سه مولفه ای در نظر گرفتن مولفه بافت چربی به تنهایی می باشد. و دلیل ناکارامد بودن روش سه انرژی به نوعی ناشی از وابسته بودن ضرایب تضعیف در سه انرژی مختلف می باشد.
    نتیجه گیری
    استفاده از روش جذب سه فوتونی نمی تواند راه حل کارآمدی برای فائق آمدن به مشکل عدم توزیع هماهنگ بافت چربی باشد.
    کلیدواژگان: روش جذب دوفوتونی، روش جذب سه فوتونی، صحت، چگالی سنجی استخوان، شبیه سازی مونت کارلو، کد MICNP
  • علی یدالله پور، سید محمد فیروزآبادی، سیدجواد میرنجفی زاده صفحات 75-89
    مقدمه
    تحریک عصبی یک تکنیک جدید نویدبخش برای درمان تشنجهای مقاوم به درمان دارویی می باشد. تحریک مغناطیسی مکرر از راه جمجمه ساده، غیرتهاجمی و ارزان است و کاربرد گسترده در نوروفیزیولوژی دارد. در چند مطالعه اثرات درمانی این تکنیک در فرکانس های مختلف، در درمان صرع نتایج واضحی نداشت. فرکانسهای پایین (هرتز 1 ≥)تحریک مغناطیسی مکرر خاصیت بازداری و فرونشانی فعالیت سیستم عصبی را دارا می باشد و تحریک پذیری قشر مغز را کاهش می دهد. در صرع، بعنوان یک بیماری شایع سیستم عصبی، تحریک پذیری قشر مغز افزایش می یابد. به نظر می رسد این تکنیک در فرکانسهای بهینه قابلیتهای درمانی در بیماری صرع داشته باشد.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق اثر فرکانسهای 1/0، 5/0، 1و 2 هرتز تحریک مغناطیسی از راه جمجمه روی روند کیندلینگ ناحیه آمیگدال در موش صحرایی در شدت 80% آستانه حرکتی (در حالت استراحت) و فرکانس 1 هرتز با شدت 90% و 100% آستانه حرکتی حیوان در مختصات بهینه فضایی تحریک بررسی شد. مختصات فضایی بهینه تحریک با استفاده از بسته نرم افزاری MATLAB و ثبتهای عملی بدست آمد. پروسه تحریک به مدت 5 دقیقه حداکثر 5 دقیقه پس از تحریک الکتریکی پروسه کیندلینگ و در هر روز، توسط کویل مغناطیسی پروانه ای شکل به قطر 25 میلی متر در مختصاتی که در آن مختصات بیشینه میدان اعمالی در ناحیه آمیگدال ایجاد شود، اعمال شد. تعداد روزهای لازم برای رسیدن به مراحل 1، 2، 3، 4 و 5 کیندلینگ و امواج تخلیه متعاقب در هر روز و درصد امواج تخلیه متعاقب تجمعی گروه های درمانی با گروه کنترل مورد مقایسه قرار گرفت. از دو گروه برای بررسی اثر شدت میدان مغناطیسی استفاده شد که با فرکانس یک هرتز و شدت 90% و 100% آستانه حرکتی حیوان پروسه تحریک با همان پارامترهای قبلی اعمال شد.
    نتایج
    فرکانس یک هرتز تحریک با شدت 80% و 90% آستانه حرکتی اثرات بازداری محسوسی در گسترش تحریک به نواحی دیگر مغز، نسبت به گروه کنترل از خود نشان دادند. افزایش شدت میدان اعمالی از 80% به 90% شدت آستانه اثر بازداری این تکنیک را افزایش داد، اما این افزایش روند منظمی را با افزایش شدت به 100% آستانه حرکتی دنبال نکرد و اثر بازداری در این شدت به طور محسوسی کاهش پیدا کرد.
    بحث و نتیجه گیری
    به نظر می رسد فرکانس تحریک rTMS و آستانه حرکتی حیوان نقش مهمی در ایجاد اثرات فیزیولوژیکی داشنه باشد. این تحقیق نشان داد که تکنیک rTMS در فرکانس و شدتهای خاص اثرات درمانی روی بیماری صرع می تواند داشته باشد
    کلیدواژگان: تحریک مغناطیسی از راه جمجمه، کیندلینگ، کویل پروانه ای، صرع
|
  • Koroush Arbabi, Gholamreza Raisali, Masoomeh Dehghani Moghadam, Mostafa Ghafoori, Arjang Shahvar, Said Hamidi Pages 1-10
    Introduction
    Well type ionization chamber is a measuring device which is used to determine the activity of brachytherapy sources. The chamber has a cylindrical volume in which a cylindrical tube is mounted in the middle of the chamber. For the measurements, the brachytherapy sources are transferred to the middle of the tube.
    Materials And Methods
    For designing the well type chamber, the measurement principals of well type chambers were considered and MCNP-4C code as a calculation tool was used. The designed chamber was simulated and the response of the chamber was evaluated. In this investigation, the chamber operational parameters such as operating voltage, leakage current, reproducibility, reference measuring point, recombination and polarization factors as well as response stability for 137Cs, 57Co and 241Am sources were studied.
    Results
    The chamber leakage currents at the operating voltage in comparison to the chamber response for the measurement of the above mentioned sources were negligible. The responses of the fabricated chamber for these sources are reproducible and its reference measurement position for these sources was obtained at 6 cm from the bottom of the chamber. The recombination factor for the well type chamber was negligible and the polarization factor is close to 1. Therefore, these two factors were not considered in the measurements. The reproducibility of the measurements in different intervals shows the stability of the chamber response for each source. Also the results of the chamber current measurement in term of source strength were compared to the response of the simulated chamber for different source positions and energy ranges of the used sources. Discussion and
    Conclusion
    The results show that the measurement of the reference positions for each source in the simulated and fabricated chamber is quite in a good agreement. Regarding the reliable operational properties of the fabricated chamber, this chamber can be used to determine the activities of brachytherapy sources in which the energy ranges are greater than 50 KeV.
    Keywords: Well type chamber, Brachytherapy gamma sources, Air KERMA strength, MCNP, 4C
  • Mohammad Taghi Bahreyni Toosi, Abdoreza Hashemian, Shahrokh Nasseri, Hassan Rafati Hemayati Pages 11-18
    Introduction
    Multileaf collimator (MLC) is state of the art among the radiation field shaping systems for conformal radiotherapy techniques. Some advantages of this system are as follow: reduction of treatment time, higher precision in conforming the radiation field to the projection of the target volume and lowering the chance of errors made by technologists. The purpose of this research was to design and construct the mechanical section of a prototype MLC.
    Material And Methods
    The MLC consists of a base plate, 52 leaves, 2 leaf carriages, 2 nuts and 52 triangular thread screws. The leaves are arranged in two opposing banks each containing 26 leaves. The carriages are used to extend the movement of the leaves. The components of the MLC are fabricated by machining processes. The MLC is designed to be mounted on the conventional linear accelerators as an add-on accessory. The leaves were made of aluminum. The dimensions of the leaves are 5 x 200 x 50 mm.
    Result
    The collimator system weighs approximately 37kg excluding the leaves. The projected width of each leaf on the isocenter of a Varian linear accelerator is 10 mm. The movement of the leaves is accomplished by using the triangular thread screws. The screws required to have a low axial backlash which in turn results in lower precision positioning of the leaves. The positioning accuracy of each leaf is approximately 1.4 mm. Discussion and
    Conclusion
    Mashhad MLC system, in it’s present form and design weighs 37 kg. but if Aluminum blades are replaced by tungsten ones then the over all weights of MLC may exceed the weight limit a linac may hold. Therefore futher modifications are required to reduce the MLC total weight. It is desirable to use ball screws and roller cages instead of triangular thread screws to achive a higher positioning pereision of the blades.
    Keywords: Multileaf Collimator, Design, Fabrication, Mechanical part
  • Ahad Zeinali, Bijan Hashemi *, Shahram Akhlaghpoor, Majid Mirzaei, Seyed Majid Nazemi Pages 19-32
    Introduction
    Because of the importance of vertebral compressive fracture (VCF) role in increasing the patients’ death rate and reducing their quality of life, many studies have been conducted for a noninvasive prediction of vertebral compressive strength based on bone mineral density (BMD) determination and recently finite element analysis. In this study, QCT-voxel based nonlinear finite element method is used for predicting vertebral compressive strength.
    Material And Methods
    Four thoracolumbar vertebrae were excised from 3 cadavers with an average age of 42 years. They were then put in a water phantom and were scanned using the QCT. Using a computer program prepared in MATLAB, detailed voxel based geometry and mechanical characteristics of the vertebra were extracted from the CT images. The three dimensional finite element models of the samples were created using ANSYS computer program. The compressive strength of each vertebra body was calculated based on a linearly elastic-linearly plastic model and large deformation analysis in ANSYS and was compared to the value measured experimentally for that sample.
    Results
    Based on the obtained results the QCT-voxel based nonlinear finite element method (FEM) can predict vertebral compressive strength more effectively and accurately than the common QCT-voxel based linear FEM. The difference between the predicted strength values using this method and the measured ones was less than 1 kN for all the samples.Discussion and
    Conclusion
    It seems that the QCT-voxel based nonlinear FEM used in this study can predict more effectively and accurately the vertebral strengths based on every vertebrae specification by considering their detailed geometric and densitometric characteristics.
    Keywords: Quantitative Computed Tomography, Finite Element Method, Vertebral Compressive Strength
  • Ameneh Sazgarnia, Mohammad Hossein Bahreyni Toossi, Majid Valizadeh, Fatemeh Homaei Shandiz, Habibollah Esmaily, Azam Abbasi Pages 33-41
    Introduction
    Electroporation is a practical technique used to transport the molecules across the cell membrane. The utilization of fluorescent molecules is the method widely used to evaluate the electropermeability of cell membrane as a result of pulse application.It is also possible to use mathematical methods to predict the changes caused in cell electropermeability as a result of the changes made in the pulse parameters. So the technique can be managed in such a way that the maximum permeability and minimum cell death can be achieved when desirable.
    Material And Methods
    In this study, MCF-7 cell line of human breast adenocarcinoma tumor was used. Propidium Iodide (PI) and Fluorometry technique was used to monitor the cell electropermeability and the cell survival. The cells were incubated in PI and electrical pulses were applied affecting the cell permeability. As a result the cell membrane is disrupted releasing the fluorescent molecules affiliated with PI. The fluorescence signal emitted by the dead cells was determined by fluorometry and the obtained result was used to generate a curve in terms of the signal and the percent cell survival. The curve was used to resolve the fluorescence signal emitted by the permeated live cells. The incubation of the cells in PI and its uptake by the cells affects their electric pulses. The permeability and cell survival for six different doses of electrical pulses was assessed immediately and also 72 hours after the application of the pulses.
    Results
    The maximum fluorescence emission and excitation wavelengths of PI solution attained at 540 and 600 nanometers, respectively. The highest permeability signal and the least cell survival percentage were recorded for electrical pulses of 1500 volts at 25-microsecond duration and 800 volts at 500-microsecond duration, respectively. The cell death rate, immediately after getting the pulses was assessed lower than the one after 72 hours.Discussion and
    Conclusion
    It is predicted that the increased strength or duration of the pulse will enhance the cell electropermeability provided the cell does not die and the cell membrane is not interrupted. A mathematical equation was obtained in terms of the level of electropermeability signals, cell survival percentage and pulse parameters. Based on the equation the permeability is correlated to the pulse duration by the second power and pulse strength by the first power. It seems that there are some processes that not only induce immediate cell death but also inhibit the injured cells to recover or proliferate. These processes are activated as a result of the damage caused by the application of increased strength and duration of the electrical pulses.
    Keywords: Electroporation, MCF, 7 Cell Line, Electropermeability, Electric Pulse, Fluorometry
  • Seyed Ali Saiedi Zadeh, Parvin Nassiri, Hojjat Zeraati, Rahmatollah Jahangiri Pages 43-52
    Introduction
    It has been reported that cardiovascular effects are among the possible health effects of being exposed to extremely low frequency electromagnetic fields (ELF EMSs).
    Material And Methods
    This study has been conducted to evaluate the long term effects of exposure to magnetic and electric fields on electrocardiogram signal changes. Nine power transmission posts having different voltages were chosen. The study was conducted in three stages. First, the intensity of root mean square (rms) of magnetic and electrical fields was assessed in different spots where the operators were spending more time. Then based on each operator’s work habits the time–weighted mean of intensity of rms in magnetic and electrical fields over a 12 hour period was estimated and used as an index for each operator. In the next step, 102 individuals were chosen among the operators according to their job and medical history. Each subject had an eletrocardiogram taken while being relaxed. The cardiograms were used to extract 5 parameters including number of heart bit, wave time of P, complex QRS, interval time of PR and QTC.Using poly regression analysis method, the synchronized effects of independent variables such as age, job history, time–weighted mean of magnetic and electrical field on the extracted parameters of electrocardiogram signal was analyzed.
    Results
    The obtained results show that the synchronized effects of the variables can cause changes on PR and QTC interval of electrocardiogram signal. The most changes on PR and QTC interval are caused by the exposure to magnetic and electrical fields.Discussion and
    Conclusion
    Studying the effects of electromagnetic field on electrocardiogram signal is representative of effects of these fields on repolarization of cardiac cells. On the other hand, the heart rhythm and the number of heart bit are under the control of automatic system of central nervous system. Therefore, it is important to analyze electrocardiogram signal as well as heart rate variability signal in order to evaluate the field effects on the function of heart automatic system of central nervous system.
    Keywords: ECG, Electromagnetic, Field, Frequency
  • Masoomeh Fooladi, Nader Riahi Alam, Mohammad Hossein Harirchyan, Kavoos Firuznia, Mohammad Ali Oghabian, Majid Shakiba, Behrooz Rafie, Morteza Bakhtiary Pages 53-64
    Introduction
    Multiple sclerosis (MS) is a demyelinating disease of the central nervous system (CNS), affecting mostly young people at a mean age of 30 years. Magnetic resonance imaging (MRI) is one of the most specific and sensitive methods in diagnosing and detecting the evolution of multiple sclerosis disease. But it does not have the ability to differentiate between distinct histopathological heterogeneities that occur in MS lesions and brain tissue.Quantitative magnetization transfer imaging (qMTI) is a relatively new MRI technique which can be used to examine the pathological processes of the brain parenchyma which occur in MS patients.This quantitative MRI technique can provide more complete information about the extent and nature of the brain tissue destruction in multiple sclerosis, which cannot be detected by conventional MRI.
    Material And Methods
    In this study, twelve patients with relapsing-remitting MS and twelve healthy control subjects underwent conventional MR imaging including: T2-FSE, T1-SE and FLAIR sequences as well as quantitative magnetization transfer imaging. All the focal lesions were identified on T2-weighted images and were classified according to their signal hypointensity on T1-weighted scans. The white matter and MS lesions were segmented using a semi-automated system. MT ratio (MTR) histogram analysis was performed for the brain white matter and the average MTR value was calculated for the classified MS lesions.
    Results
    A significant reduction was found in MTR value of the normal appearing white matter (NAWM) in patients with relapsing-remitting MS, suggesting that MS is a more diffuse disease, affecting the whole brain tissue. A wide range changes in MTR values can be observed in MS lesions. MTR reduction is correlated with the degree of lesion hypointensity on T1-weighted scans. The lower MTR values of lesions that appear progressively more hypointense on T1-weigted images reflect varying degrees of demyelination and breakdown in the macromolecular structure of MS lesions. There was also a significant difference in MTR histogram parameters between the patients and control groups, accompanied by a total shift of NAWM-MTR histogram to the left. Discussion and
    Conclusion
    Based on theobtained result itcan be stated that MS has a diffused nature and the white matter abnormalities occurring outside T2-visible lesions affect the whole brain tissue. Quantitative magnetization transfer imaging can be used as a reliable method to assess both the overall disease burden and the intrinsic nature of the individual lesions in MS patients.
    Keywords: Multiple Sclerosis, Quantitative Magnetization Transfer Imaging (qMTI), Magnetization Transfer Ratio (MTR), Lesion, Brain White Matter
  • Monte Carlo Modeling of Dual and Triple Photon Energy Absorptiometry Technique
    Alireza Kamali, Asl, Arash Darafsheh, Seyed Mahmoudreza Aghamiri Pages 65-73
    Introduction
    Osteoporosis is a bone disease in which there is a reduction in the amount of bone mineral content leading to an increase in the risk of bone fractures. The affected individuals not only have to go through lots of pain and suffering but this disease also results in high economic costs to the society due to a large number of fractures. A timely and accurate diagnosis of this disease makes it possible to start a treatment and thus preventing bone fractures as a result of osteoporosis. Radiographic methods are particularly well suited for in vivo determination of bone mineral density (BMD) due to the relatively high x-ray absorption properties of bone mineral compared to other tissues.
    Materials And Methods
    Monte Carlo simulation has been conducted to explore the possibilities of triple photon energy absorptiometry (TPA) in the measurement of bone mineral content. The purpose of this technique is to correctly measure the bone mineral density in the presence of fatty and soft tissues. The same simulations have been done for a dual photon energy absorptiometry (DPA) system and an extended DPA system.
    Results
    Using DPA with three components improves the accuracy of the obtained result while the simulation results show that TPA system is not accurate enough to be considered as an adequate method for the measurement of bone mineral density.
    Discussion
    The reason for the improvement in the accuracy is the consideration of fatty tissue in TPA method while having attenuation coefficient as a function of energy makes TPA an inadequate method.
    Conclusion
    Using TPA method is not a perfect solution to overcome the problem of non uniformity in the distribution of fatty tissue.
    Keywords: Bone mineral density (BMD), Dual photon energy absorptiometry (DPA), Triple photon energy absorptiometry (TPA), Monte Carlo modelling, MCNP
  • Ali Yadollahpour, Seyed Mohammd Firoozabadi, Seyed Javad Mirnajafi, Zadeh Pages 75-89
    Introduction
    Neural stimulation is a promising new technology for the treatment of medically-intractable seizures. Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) is a simple, non-invasive, low cost technique which is widely used in neurophysiology. In a few studies that have been performed at different frequencies the therapeutic effects of this technique were not obvious. Repetition of low frequencies TMS (≤1 Hz) has inhibitory and quenching effects on neuron activities and it decreases the excitability of the cortex. In epilepsy, as a disease of the central nervous system, the excitability of the cortex increases. It seems that such a technique at its optimum frequencies has therapeutic potential in epilepsy.
    Materials And Methods
    In this study, the effect of 0.1, 0.5, 1 and 2 Hz repetitive Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS) at an intensity of 80% Resting Motor Threshold (RMT) and at 1 Hz with an intensity of 90 and 100% RMT on Amygdala-kindling model in rats in optimum spatial coordinate was investigated. The procedure includes delivering a daily 5 minute rTMS stimulus using a butterfly figure coil having 25 mm in diameter and the coordinate which induces the maximum electrical field in Amygdala area. The stimulus was given within five minutes after the electrical kindling stimulus was delivered. The number of days to reach stage 1, 2, 3, 4 and 5 of kindling model After Discharge Duration (ADD) in each day and the percentage of cumulative ADD between the treated and the control group was statistically compared. Two groups were used to investigate the effect of the intensity of the magnetic field. A frequency of 1 Hz rTMS at an intensity of 90% and 100% RMT was delivered with the same physical parameters as before.
    Results
    Using a frequency of 1 Hz rTMS at an intensity of 80% and RMT of 90% showed a significant inhibitory effect on the spread of seizure into other areas of brain in comparison to the control group. Increasing the intensity of the magnetic field from 80 to 90% RMT increased the inhibitory effect of this technique. However, the quenching effect was significantly decreased when the intensity of the magnetic field was increased to 100% RMT. Discussion and
    Conclusion
    It seems that the frequency of rTMS and Motor Threshold of subject are important factors in causing physiological effects. This study showed that rTMS technique at some frequencies and intensities may have therapeutic effect on epilepsy.
    Keywords: Transcranial Magnetic Stimulation, Kindling, Figure of Eight Coil, Epilepsy