فهرست مطالب

Medical Physics - Volume:6 Issue: 23, 2009

Iranian Journal of Medical Physics
Volume:6 Issue: 23, 2009

  • تاریخ انتشار: 1388/06/11
  • تعداد عناوین: 10
|
  • افشین اکبرزاده، محمدرضا آی، حسین قدیری، سعید سرکار صفحه 1
    مقدمه
    یکی از پارامترهای موثر در کاهش کیفیت تصاویر در سیستمهای توموگرافی کامپیوتری، ثبت فوتونهای پراکنده می باشد. میزان ثبت فوتونهای پراکنده بستگی به هندسه اسکنر و همچنین شکل و مواد جسم مورد تصویر برداری دارد. جهت انجام اصلاحات لازم نحوه توزیع و مقدار فوتونهای پراکنده ثبت شده در پروسه جمع آوری اطلاعات باید شناخته شود. روش های عملی اندازه گیری فوتونهای پراکنده مبتنی بر مسدود کردن پرتوهای اولیه در یک نقطه، تنها مقدار فوتونهای پراکنده را در یک نقطه محاسبه می کنند حال آنکه پروفایل فوتونهای پراکنده در تمام آشکارسازها می تواند بسیار موثرتر باشد. در این تحقیق تلاش شده است تا پروفایل فوتونهای پراکنده مربوط به سی تی اسکن 64 اسلایس با روش اندازه گیری عملی جدیدی اندازه گیری شود.
    روش کار
    جهت اندازه گیری عملی فوتونهای پراکنده از از آرایه تک بعدی مسدود کننده های سربی استفاده شد که با قرار دادن این آرایه در زیر کالیماتور محدود کننده پرتو و پرتودهی فانتوم، فایل داده های خام حاصل از پرتودهی مستقیما از آشکار ساز دستگاه استخراج شد.
    نتایج
    با بدست آوردن منحنی های فوتونهای پراکنده و بهره فوتونهای پراکنده به اولیه مشاهده شد که افزایش ولتاژ تیوب ازکیلو ولتاژ پیک 80 به کیلو ولتاژ پیک140 باعث کاهش80 درصدی بهره فوتونهای پراکنده به اولیه در فانتوم آب می شود، افزایش فاصله فانتوم و آشکارساز به اندازه 9/20 سانتی متر موجب 30 درصد افزایش بهره فوتونهای پراکنده به اولیه در آشکار سازهای مرکزی می شود.
    نتیجه گیری
    روش اندازه گیری عملی ارائه شده قابلیت استخراج توزیع فوتونهای پراکنده فقط با یکبار اکسپوز فانتوم را داراست و روش مناسبی جهت تخمین فوتونهای پراکنده است.
    کلیدواژگان: فوتونهای پراکنده، بهره فوتونهای پراکنده به اولیه، سیستمهای توموگرافی کامپیوتری
  • محمد تقی بحرینی طوسی، مهدی مومن نژاد، سید محمد هاشمی صفحه 11
    مقدمه
    در چند دهه اخیر کدهای مونت کارلو زیادی برای تحقیقات و کاربردهای پزشکی مطرح شده اند. این روش ها بدقت و با جزئیات کامل ترابرد ذره حاصل از شتابدهنده خطی را محاسبه می کنند.اشکال کلی این روش ها طولانی بودن زمان محاسبات است که با استفاده از کامپیوترهای سریع و روش های کاهش واریانس و تکنیکهای موازی سازی این زمان تا حد زیادی کاهش یافته است.
    مواد و روش ها
    در این بررسی از کد محاسباتی MCNP-4C به منظور شبیه سازی مد الکترون شتابدهنده خطی نپتون 10PC استفاده شده است. میدانهای مورد بررسی در این تحقیق، با ابعاد 6 6، 10 10، 15 15 و 25 25 سانتی متر مربع انتخاب گردیدند و پارامترهای دزیمتری شامل منحنی های دز عمقی و توزیع دز در خارج از مرکز برای الکترون 6، 8 و 10 مگاالکترون ولت به طریقه محاسباتی و عملی اندازه گیری شده و این نتایج با یکدیگر مقایسه گردید.
    اندازه گیری عملی پارامترهای دزیمتری با استفاده از سیستم دزیمتری اسکندیترونیکس، دزیمترهای نیمه هادی و نرم افزار RFA Plus انجام شده است.
    نتایج
    مقایسه نتایج محاسباتی و اندازه گیری های عملی منحنی های درصد دز عمقی و توزیع دز در خارج از مرکز در میدان ها و انرژی های مختلف، نشاندهنده توافق مناسب (بهتر از %2) بین آنهاست همچنین بین پارامترهای باریکه الکترونی از قبیل E0، RP، Rq و توافق بسیار خوبی وجود دارد.
    بحث و نتیجه گیری
    شبیه سازی انجام شده در این مطالعه قادر به محاسبه داده های باریکه های الکترونی شتابدهنده در فانتوم آب برای اندازه میدانهای مختلف می باشد و این داده ها را می توان در بررسی پارامترهایی که اندازه گیری عملی آنها غیر ممکن و یا مشکل می باشد استفاده نمود و در پیش بینی و بهینه سازی طرح درمان به کار برد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، مونت کارلو، شتابدهنده خطی، دزیمتری
  • غلام رضا حمزوی، کریم رستگار، اسدالله ظریفکا، مهدی موحدی صفحه 19
    مقدمه
    بررسی اثرات بیولوژیک میدانهای مغناطیسی از سالها پیش موردتوجه دانشمندان بوده است و در سالیان اخیرنیز تحقیقات گسترده ای با استفاده از فرکانسها وشدتهای مختلف برروی انسان وحیوانات آزمایشگاهی انجام شده است. نتایج بدست آمده در این زمینه، که عمدتا با استفاده ازفرکانسهای بالا انجام شده است، نشان دهنده اثرات این میدانها برروی ساختاروعملکرد سیستمهای زنده می باشد.هدف از مطالعه حاضر بررسی اثر میدان با فرکانسهای پایین بر روی حافظه و یادگیری در موش صحرائی می باشد
    مواد و روش ها
    تعداد 60 موش صحرائی نربالغ از نژاد اسپراگ دالی (با وزن 250-200گرم) بطور تصادفی انتخاب وبه شش گروه ده تائی تقسیم شدند.گروه اول، گروه شاهد بود وگروه های 2 تا 6 که به ترتیب در معرض فرکانسهای5، 10، 15، 25 و40 هرتز و شدت 50 میکروتسلا قرار گرفتند. برای بررسی اثرات میدان بر روی یادگیری 20 نوبت آزمون با استفاده از جعبه شاتل در حالیکه در بین دو بازوی مولد میدان بود و دستگاه بر روی فرکانس و شدت مورد نظر قرار داشت، انجام گردید. برای بررسی برگشت پذیر بودن اثرات میدان و نیز بررسی حافظه، 24 ساعت بعد مجددا 20 نوبت آزمون در همان شرایط و در حالیکه دستگاه مولد میدان خاموش بوده انجام شد. پارامترهای اندازه گیری شده عبارتند از: تاخیر پاسخهای شرطی (latency)و تعداد پاسخهای شرطی.
    نتایج
    میدان با فرکانسهای 5، 10،15 و40 هرتز و شدت 50 میکروتسلا بر روی یادگیری وحافظه اثری ندارد اما فرکانس 25 هرتز اگرچه بر روی یادگیری اثری ندارد اما موجب اختلال در تثبیت حافظه میشود.
    بحث و نتیجه گیری
    نتایج به دست آمده نشان داد که در فرکانس 25 هرتز و شدت 50 میکروتسلا اختلاف معنی داری در تاخیر پاسخهای شرطی و تعداد پاسخهای شرطی روز دوم با گروه شاهد و بقیه گروه ها وجود دارد. بدین صورت که در این گروه و برخلاف گروه شاهد و گروه های آزمایشی دیگر، تاخیر پاسخهای شرطی در روز دوم افزایش و تعداد پاسخهای شرطی کاهش یافت.
    کلیدواژگان: میدان مغناطیسی، حافظه، یادگیری، جعبه شاتل، شرطی شدن
  • وحید خلیل زاد شرقی، علیرضا طالب پور، علیرضا کمالی اصل، سید محمودرضا آقامیری صفحه 27
    مقدمه
    در بیماران قلبی عروقی، از اسکن پرفیوژن میوکارد که یک روش غیر تهاجمی است، استفاده می شود. این مطالعه جهت انجام محاسبات و دستیابی نهایی به یک نرم افزار کاربردی در زمینه تشخیص خودکار نارسایی عروق کرونری قلب از روی تصاویر اسپکت بوده است.
    مواد و روش ها
    برای هر مقطع، بطن چپ توسط روش خوشه بندی فازی از زمینه تصویر جداسازی می شود. با استخراج اسکلت مورفولوژیکی میوکارد بطن چپ از مقطعهای عرضی و درون یابی آن، منطق فازی برای تصمیم گرفتن در مورد اینکه آیا یک پیکسل به ماهیچه میوکارد و یا هر اختلال پرفیوژن تعلق دارد یا نه، به کار می رود. هر اختلال پرفیوژن با مدل ارائه شده پر می شود. تصاویر حاصل به 18 بخش هم حجم تقسیم می گردند و با استخراج ویژگی هایی با بانک نرمال مقایسه می شوند.
    نتایج
    شرایط بحرانی غیر نرمال برای حالتهای استراحت واسترس و تشخیص بیماری های رگهای کرونری در جمعیتی معادل با 317 تصویر بررسی شد. انحراف معیار و میانگین مربوط به جواب های نرمال در 100 مرد و 80 زن با کمتر از 5 درصد احتمال بیماری رگهای کرونری محاسبه شده است. اندازه گیری واختصاص قطاع های متفاوت میوکارد به رگهای کرونری خاص، توسط اطلاعات جمع آوری شده در 75 بیمار مرد و 62 بیمار زن به ترتیب انجام شده است. صحت تشخیص انسداد رگ کرونری قلب در40 بیمار که تحت آنژیوگرافی کرونری بوده اند، فهمیده شد.
    بحث و نتیجه گیری
    الگوریتم پیشنهادی نهایتا در تهیه نرم افزار تشخیصی DCAD، تجسم پیدا کرد. این نرم افزار توانایی خوبی در تشخیص انسداد عروق کرونری قلب از خود نشان داده است و می تواند راه گشای متخصصین پزشکی هسته ای در تشخیص این عوارض باشد. نرم افزار در جامعه بیماران که شامل 75 بیمار مرد و 62 بیمار زن بود، بررسی شده و صحت 91% برای مردان و 85% برای زنان بدست آمده است.
    کلیدواژگان: اسپکت، اسکلت تصویر، پردازش تصویر، روش فازی، عروق کرونری قلب، الگوریتم خوشه بندی c میانگین
  • بهاره شالچیان، حسین رجبی، حمید سلطانیان زاده صفحه 41
    مقدمه
    سه مشخصه اصلی در بررسی کیفیت تصاویر پزشکی هسته ای عبارتند از: رزولوشن، کنتراست و نویز تصویر. تصویربرداری با تابش پوزیترون ویژگی و حساسیت بالایی در کاربردهای انکولوژی دارد، اما سطح بالای نویز، کیفیت تصاویر را تنزل می دهد. یکی از روش هایی که می توان از آن برای کاهش نویز استفاده کرد، تبدیل موجک است.
    مواد و روش ها
    در مطالعه حاضر، برای تولید تصاویر PET از نرم افزار SimSET که نرم افزار شبیه سازی مونت کارلو برای مقطع نگاری تابشی می باشد، و فانتوم چهار بعدی NCAT استفاده شده است. اکتیویته نسبی ارگانهای مختلف در فانتوم بر اساس تصاویر واقعی تنظیم شده اند. تصویر با بالاترین شمارش به عنوان تصویر مرجع و سایر تصاویر به عنوان تصاویر نویزی مورد پردازش قرار گرفته اند. برنامه های لازم برای بازسازی، پردازش تصاویر و نویززدایی با استفاده از نرم افزار MATLAB تدوین شده اند. در این تحقیق تاثیر 54 موجک مختلف با چهار روش متفاوت بر روی تصاویر مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مقایسه تصاویر نویز زدایی شده با تصویر مرجع، از RMS و اختلاف Line profile استفاده شده است.
    بحث و نتیجه گیری
    با توجه به مقادیر RMS بهترین روش نویززدایی SWT در سطح اول تجزیه تشخیص داده شد. در این حالت مقدار RMS نسبی به کمترین مقدار می رسد و بیشترین شباهت بین تصویر نویز زدایی شده و تصویر مرجع وجود داشت.
    کلیدواژگان: تصویربرداری PET، نویز، تبدیل فوریه، تبدیل موجک، نرم افزار SimSET و فانتوم NCAT
  • رضا فقیهی، محمد امین مصلح شیرازی، فاطمه مرادی مکرم صفحه 51
    مقدمه
    پرتودرمانی یکی از راهکارهای مهم در درمان تومورها و بافتهای سرطانی می باشد. اما میزان کارآیی این روش به میزان زیادی وابسته به دقت و کیفیت طراحی درمان و چگونگی اجرای درمان می باشد. در حال حاضر عموما انتخاب زاویه بیم مناسب در پرتو درمانی خارجی بر اساس تجربیات طراح برنامه می باشد. بنابراین نیاز به برنامه ای جهت انتخاب زاویه بیم ها در پرتو درمانی طراحی مستقیم مشاهده می شود.
    مواد و روش ها
    در این پژوهش، یک روش موثر برای بهبود بخشیدن توزیع دز با انتخاب زاویه های بیم هم صفحه و همچنین با انتخاب وزن مناسب برای هر بیم یا به عبارتی زمان مناسب تابش در هر زاویه در محیط برنامه نویسی MATLAB ارایه شده است. در الگوریتم بهینه سازی زاویه ها و وزن آنها، مقادیر محاسبه شده متناسب با حداقل مقدار تابع هدف بدست آمده از توزیع دز محاسبه شده بر اساس جمع توزیع دزهای گروه های بیم کاندید شده می باشد. بهینه نمودن مقدار وزن ها و زاویه ها بر اساس فرایندهای سعی و خطا تا رسیدن به یک تعادل بین هدفها ایجاد می شود. در این پژوهش از الگوریتم ژنتیک با کدبندی اعداد حقیقی برای نمایش زاویه و وزن بیم ها با تعداد تکرار مشخص (در صورت همگرا نشدن الگوریتم تا حد مورد نظر) استفاده شده است. برای تکامل این الگوریتم دو روش تک فازی و دو فازی مورد استفاده قرار گرفته است. در تکامل تک فازی، کروموزوم حاوی زاویه و وزن در یک فاز تکامل می یابد، در حالیکه در تکامل دو فازی، کروموزوم در فاز اول با ثابت نگه داشتن مقادیر وزن و بهینه کردن زاویه ها و در فاز دوم با ثابت نگه داشتن زاویه های بهینه ی فاز اول و بهینه کردن وزن ها و تکرار ترتیبی این دو فاز، تکامل می یابد. محاسبات دز یا استفاده از تکنیک های «بر پایه تصحیح» انجام شده است.
    نتایج
    در نهایت، یک مورد ساده و یک مورد شبیه سازی کلینیکی برای نشان دادن کارایی این دو الگوریتم ارائه شده است. طرح دو فازی نسبت به تک فازی به زمان محاسبات بیشتری نیاز دارد (حدود 40 دقیقه در مقابل 20 دقیقه)، اما پاسخها بهینه تر می باشند.
    نتیجه گیری
    نتایج بیانگر کارایی الگوریتم و زمان محاسباتی نسبتا قابل قبول آن می باشد.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، رادیوتراپی، طراحی درمان مستقیم، توزیع دز، نرم افزار
  • لیلا کریمی افشار، نادر ریاحی عالم، محمدرضا آی، محمود الهوردی، طیب الهویردی پورفلاح، حسن هاشمی، احمد فراهانی، بهروز رفیعی، مرتضی بختیاری صفحه 59
    مقدمه
    اشکال عمده سی تی اسکن دوز تابشی نسبتا بالا در مقایسه با دیگر روش های تصویربرداری با استفاده از اشعه ایکس است. به دلیل پراکندگی، واگرایی باریکه و بهره وری محدود کلیماتور، دوز قابل ملاحظه ای به بافتهای مجاور می رساند. میزان دوز تابشی در اسکنر مولتی اسلایس بیشتر از تک اسلایس است و به دلیل اینکه اسکنرهای مولتی اسلایس به طور فزاینده ای از باریکه پهن استفاده می نمایند، اتاقکهای یونیزاسیون 100 میلیمتر که امروزه در اندازه گیری CTDI100 استفاده می شود، دیگر نمی توانند به طور صحیح کل پروفایل دوز پهنای اسلایس را اندازه بگیرند. در نتیجه دوز سی تی را کمتر از حد برآورد می کنند. از اینرو هدف تحقیق حاضر اندازه گیری ضریب دوزیمتری تصویربرداری توموگرافی کامپیوتری (CTDI) حاصل از دستگاه مولتی اسلایس (64 اسلایس) GE با استفاده از پلیمر ژل، دوزیمتری بر پایهء تصویربرداری MRI (MRPD) می باشد که شاخص خوبی برای تخمین دوز متوسط بیمار را به هنگام سی تی اسکن می باشد.
    مواد و روش ها
    برای اندازه گیری CTDI، با طراحی فانتوم و تهیهء ژل MAGIC، تصویربرداری MRI بوسیله دستگاه 5/1 تسلا زیمنس با پامترهای تصویربرداری 2000ms; TE=20-640ms; NEX = 1; ST=2mm; TR= انجام گرفت. CTDI با استفاده از اتاقک یونیزاسیون با طول 100میلیمتر (CTDI100) و همچنین به کمک ژل MAGIC با روش MRPD برای پهنای اسمی 10 و 40 میلیمتر اسکن توموگرافی کامپیوتری اندازه گیری شد.
    نتایج
    اندازه گیری های CTDI100 برای پهنای اسمی برش 10 و 40 میلیمتر اسکنر مولتی اسلایس با استفاده از اتاقک یونیزاسیون و ژل MAGIC، نشان دادند که اتاقک یونیزاسیون CTDI100 را به ترتیب 71/28 و 03/14 درصد نسبت به ژل کمتر تخمین می زند.
    بحث و نتیجه گیری
    ژل دوزیمترهای پلیمری، این قابلیت را دارند که CTDI را در باریکه های پهن در سی تی اسکنر مولتی اسلایس اندازه گیری نمایند در حالیکه اتاقک یونیزاسیون 100 میلیمتر استاندارد به علت طول محدود، حتی برای پهنای باریکه 10 میلیمتر، قابل اعتماد نیست و دارای خطا می باشد. علاوه بر این بعلت سه بعدی بودن ژل دوزیمترها، می توان از پروفایل دوز بدست آمده اطلاعات ارزشمندی نظیر؛ ضخامت واقعی برش و بهره وری هندسی محور z را بدست آورد. همچنین علاوه بر پارامترهای مذکور تنها با استفاده از ژل دوزیمترها است که می تواندرصد یکنواختی کلی و جزئی در صفحه برش را بدست آورد. نتایج این مطالعه نشان داد که MAGIC پلیمر ژل دوزیمتری بر پایه تصویربرداری MRI می تواند به عنوان یک روش تکمیلی در اندازه گیری دوزیمتری مرسوم اتاقک یونیزان مخصوصا در اندازه گیری های بیشتر از دو میلیمتر مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: اندازه گیری CTDI، MRI، پلیمر ژل دوزیمتری، سی تی اسکنر 64 اسلایس
  • سیدعلی واعظ زاده، محمود الله وردی، حسن ندایی، مهدی عقیلی، مهبد اصفهانی، احسان محمدی صفحه 71
    مقدمه
    بخش بندی ساختار پیچیده راه های هوایی از تصاویر برش نگاری رایانه ای مرحله حیاتی برای کاربردهای برونکوسکوپی مجازی است. اثر جزئی حجم بر شاخه های ریز که منجر به مشکلاتی چون نشتی است، بخش بندی را فرآیندی دشوار و پیچیده می سازد. در این مقاله روشی مبتنی بر اتصال فازی برای بخش بندی راه های هوایی ارائه می شود.
    مواد و روش ها
    هر یک از دو خاصیت اصلی تصاویر یعنی وجود همگونی در وکسل های متعلق به یک شیء و وجود یک ارتباط در هم آمیخته بین آن ها، در روش های متداول بخش بندی به تنهایی در نظر گرفته شده اند. روش اتصال فازی با بهره گیری همزمان از دو خاصیت مذکور و با در نظر گرفتن خاصیت فازی ذاتی تصاویر پزشکی، الگوریتم کارآمدی جهت بخش بندی ساختارهای پیچیده مانند راه های هوایی می باشد. دو مشکل عمده اتصال فازی، نیاز به اخذ پارامترهای اولیه مناسب و حجم محاسبات بالا به علت فضای جستجوی وسیع الگوریتم است. رویکرد جدید مبتنی بر خوشه یابی فازی FCM، تحت عنوان FC-FCM مطرح شده است که ضمن عدم نیاز به تعیین پارامترهای اولیه، فضای جستجو نیز با بهره گیری از تابع عضویت فضایی فازی در فرآیند برگشتی رشد هسته اولیه محدود شده است.
    نتایج
    با اعمال روش پیشنهادی FC-FCM،راه های هوایی تا لایه چهارم با دقت 92/92% استخراج شدند.
    بحث و نتیجه گیری
    به نظر متخصصان بخش بندی تا لایه سوم است که در تشخیص و درمان اهمیت دارد.
  • مقاله مروری: مکاینسم ایجاد اثر همسایگی پرتوی
    شکوه الزمان سلیمانی فرد، محمدتقی بحرینی طوسی صفحات 81-95
  • چکیده های مقالات به زبان انگلیسی
    صفحه 96
|
  • Afshin Akbarzadeh, Mohammad Rreza Ay, Hossein Ghadiri, Saied Sarkar Page 1
    Introduction
    One of the most important parameters in x-ray CT imaging is the noise induced by detected scattered radiation. The detected scattered radiation is completely dependent on the scanner geometry as well as size, shape and material of the scanned object. The magnitude and spatial distribution of the scattered radiation in x-ray CT should be quantified for development of robust scatter correction techniques. Empirical methods based on blocking the primary photons in a small region are not able to extract scatter in all elements of the detector array while the scatter profile is required for a scatter correction procedure. In this study, we measured scatter profiles in 64 slice CT scanners using a new experimental measurement.
    Material And Methods
    To measure the scatter profile, a lead block array was inserted under the collimator and the phantom was exposed at the isocenter. The raw data file, which contained detector array readouts, was transferred to a PC and was read using a dedicated GUI running under MatLab 7.5. The scatter profile was extracted by interpolating the shadowed area.
    Results
    The scatter and SPR profiles were measured. Increasing the tube voltage from 80 to 140 kVp resulted in an 80% fall off in SPR for a water phantom (d=210 mm) and 86% for a polypropylene phantom (d = 350 mm). Increasing the air gap to 20.9 cm caused a 30% decrease in SPR.
    Conclusion
    In this study, we presented a novel approach for measurement of scattered radiation distribution and SPR in a CT scanner with 64-slice capability using a lead block array. The method can also be used on other multi-slice CT scanners. The proposed technique can accurately estimate scatter profiles. It is relatively straightforward, easy to use, and can be used for any related measurement.
    Keywords: Scatter, Scatter to Primary Ratio (SPR), CT
  • Mohammad Taghi Bahreyni Toossi, Mehdi Momen Nezhad, Seyed Mohammad Hashemi Page 11
    Introduction
    In recent decades, several Monte Carlo codes have been introduced for research and medical applications. These methods provide both accurate and detailed calculation of particle transport from linear accelerators. The main drawback of Monte Carlo techniques is the extremely long computing time that is required in order to obtain a dose distribution with good statistical accuracy.
    Material And Methods
    In this study, the MCNP-4C Monte Carlo code was used to simulate the electron beams generated by a Neptun 10 PC linear accelerator. The depth dose curves and related parameters to depth dose and beam profiles were calculated for 6, 8 and 10 MeV electron beams with different field sizes and these data were compared with the corresponding measured values. The actual dosimetry was performed by employing a Welhofer-Scanditronix dose scanning system, semiconductor detectors and ionization chambers.
    Results
    The result showed good agreement (better than 2%) between calculated and measured depth doses and lateral dose profiles for all energies in different field sizes. Also good agreements were achieved between calculated and measured related electron beam parameters such as E0, Rq, Rp and R50.
    Conclusion
    The simulated model of the linac developed in this study is capable of computing electron beam data in a water phantom for different field sizes and the resulting data can be used to predict the dose distributions in other complex geometries.
    Keywords: Simulation, Monte Carlo, Linear Accelerator, Dosimetry
  • Gholamreza Hamzavi, Karim Rastegar, Asad, Allah Zarifkar, Mehdi Movahedi Page 19
    Introduction
    Biological effects of magnetic fields have been investigated by scientists for many years and a vast amount of research using different frequencies and intensities have been performed on humans and laboratory animals. The results of these studies, which have mostly been done by applying high frequencies, have shown that electromagnetic fields are effective on structure and function of biological systems.
    Material And Methods
    Sixty male Sprague Dawly rats were randomly divided into 6 groups of ten each. The first group was sham exposed and the other groups were exposed to fields with frequencies of 5, 10, 15, 25 and 40 Hz and intensity of 50 μT. To investigate the effects on learning, 20 trials were undertaken for each animal using a shuttle box that was sandwiched between the arms of the field generator, which was adjusted to produce the desired frequency and intensity. To evaluate the reversibility of the possible effects of the fields and also to evaluate memory, the 20 trials were repeated 24 hours later under the same condition but in the absence of the field. In this study, we measured the latency and number of conditioning responses.
    Results
    According to our findings, a significant difference was found between latency and number of conditioning responses of the second day of the 25 Hz group and the sham and other experimental groups. For that group, latency increased and number of conditioning responses decreased on the second day compared to the first day, in contrast to all other groups.
    Conclusion
    Exposure to the field with frequency of 25 Hz caused disruption of memory, however, there was no significant difference between the groups regarding learning.
    Keywords: Magnetic fields, Memory, Learning, Shuttle box, Conditioning
  • Vahid Khalilzad, Sharghi, Alireza Talebpour, Alireza Kamali, Asl, Seyed Mahmoudreza Aghamiri Page 27
    Introduction
    In patients with cardiac artery disease, a myocardial perfusion scan, which is a non-invasive method, is utilized. This study is conducted to develop an advantageous software applicable to quantitative myocardial SPECT perfusion.
    Material And Methods
    Each cross-section of the left ventricle was segmented by applying a fuzzy clustering method. After obtaining the myocardial skeleton of the left ventricle from its short axis cross sections, we made use of fuzzy logic to decide whether the pixel belongs to the myocardial muscle and any perfusion perturbation or not. The reconstructed image was divided into 18 equivolume sectors. The features were extracted in each sector and, finally, were compared with a normal data bank.
    Results
    Abnormal critical conditions in rest and stress studies and coronary artery disease diagnosis were investigated in a set of about 317 images. Measurement and allocation of different myocardial sectors to specific coronary arteries were accomplished by utilizing collected information about the patients (75 men and 62 women), and the validity of the artery obstruction diagnosis has been proven in 40 patients undergoing coronary angiography.
    Conclusion
    Our developed software DCAD (b) has demonstrated a considerably good performance in the diagnosis of coronary artery occlusion and can be a promising method aiding nuclear medicine specialists in their diagnosis.
    Keywords: Cardiac Artery Disease, Fuzzy Method, FCM, Image Processing, Image Skeleton, SPECT
  • Bahareh Shalchian, Hossein Rajabi, Hamid Soltanian, Zadeh Page 41
    Introduction
    An efficient method of tomographic imaging in nuclear medicine is positron emission tomography (PET). Compared to SPECT, PET has the advantages of higher levels of sensitivity, spatial resolution and more accurate quantification. However, high noise levels in the image limit its diagnostic utility. Noise removal in nuclear medicine is traditionally based on Fourier decomposition of images. This method is based on frequency components, irrespective of the spatial location of the noise or signal. The wavelet transform presents a solution by providing information on the frequency content while retaining spatial information. This alleviates the shortcoming of the Fourier transform and thus, wavelet transform has been extensively used for noise reduction, edge detection and compression.
    Materials And Methods
    In this research, we used the SimSET software to simulate PET images of the NCAT phantom. The images were acquired using 250 million counts in a 128×128 matrix. For the reference image, we acquired an image with high counts (6 billion). Then, we reconstructed these images using our own software developed in MATLAB. After image reconstruction, a 250 million counts image (noisy image) and a reference image were normalized and then root-mean-square error (RMSE) was used to compare the images. Next, we wrote and applied de-noising programs. These programs were based on using 54 different wavelets and 4 methods. De-noised images were compared with the reference image using RMSE.
    Results
    Our results indicate that the Stationary Wavelet Transform and Global Thresholding are more efficient at noise reduction compared to the other methods that we investigated.
    Discussion
    The wavelet transform is a useful method for de-noising of simulated PET images. Noise reduction using this transform and loss of high-frequency information are simultaneous with each other. It seems that we should attend to the mutual agreement between noise reduction and the visual quality of the image.
    Keywords: PET Imaging, Noise, Fourier Transform, Wavelet Transform, SimSET, NCAT Phantom
  • Reza Faghihi, Mohammad Amin Mosleh, Shirazi, Fatemeh Moradi, Mocarram Page 51
    Introduction
    The selection of suitable beam angles and weights in external-beam radiotherapy is at present generally based upon the experience of the planner. Therefore, automated selection of beam angles and weights in forward-planned radiotherapy will be beneficial.
    Material And Methods
    In this work, an efficient method is presented within the MATLAB environment to investigate how to improve the dose distributions by selecting suitable coplanar beam angles and weights for the beam. In the beam angle and weight selection algorithm, the optimal beam angles and weights correspond to the lowest objective function value of the dose distributions of each group of candidate beams. Optimal weights and angles reach a balance between all the objectives. In this work, we used a genetic algorithm and adopted a real-number encoding method to represent both beam weights and angles with an assignable number of repetitions. For the evolution of this algorithm, we used both monophasic and biphasic methods. In monophasic evolution, the chromosome containing the weights and angles is evolved in a single phase. In biphasic evolution, the chromosome is evolved while keeping one parameter (e.g., weight) constant and then, in the second phase, the evolution is continued while keeping the other parameter (e.g., angle) constant. The dose calculation was carried out using “correction-based techniques”.
    Result
    Simple and simulated clinical cases are presented to test the algorithm. They show that the biphasic evolution requires more computation time compared to monophasic (typically 40 and 20 minutes respectively) but results in a better optimization.
    Conclusion
    The results show the efficacy of the algorithm and its fairly acceptable computation time.
    Keywords: Genetic Algorithm, Treatment Planning, Dose Distribution, MATLAB Software
  • Leaila Karimi, Afshar, Nader Riahi Alam*, Mohammadreza Ay, Mahmoud Allahverdi, Tayeb Alahverdi Purfallah, Hassan Hashemi, Ahmad Farahani, Behrooz Eafie, Morteza Bakhteiari Page 59
    Introduction
    Computed tomography (CT) has numerous applications in clinical procedures but its main problem is its high radiation dose to the patients compared to other imaging modalities using x-ray. CT delivers approximately high doses to the nearby tissues due to the scattering effect, fan beam (beam divergence) and limited collimator efficiency. The radiation dose from multi-slice scanners is greater than the single-slice scanners and since multi-slice scanners increasingly employ a wide beam, 100 mm ion chambers currently used in measuring the CTDI100, are not capable of accurately measuring the total dose profile of the slice width. Therefore, the CT dose is underestimated by using them. The purpose of this study is to measure the Computed Tomography Dose Index (CTDI) of a GE multi-slice CT scanner (64-slice) using polymer gel dosimetry based on MRI imaging (MRPD). CTDI is the sum of point doses along the central axis and estimates the average patient dose during CT scanning.
    Materials And Methods
    For measuring CTDI, after designing and fabricating the phantom and preparing the MAGIC gel, MRI imaging using a 1.5 T Siemens MRI scanner was performed with the imaging parameters of ST = 2 mm, NEX = 1, TE = 20-640 ms and TR = 2000 ms. CTDI was measured with a 100 mm ion chamber (CTDI100) and also the MAGIC gel with MRPD method for 10 mm and 40 mm CT scan nominal widths.
    Results
    Following the measurement of the CTDI100 for 10 mm and 40 mm nominal slice widths of the multi-slice scanner using both ion chamber and MAGIC gel, the results showed that the ion chamber underestimates CTDI100 by 28.71% and 14.03% compared to gel for 10 mm and 40 mm respectively.Discussion and
    Conclusion
    It was concluded from this study that gel dosimeters have the capability to measure CTDI in wide beams of multi-slice CT scanners whereas 100 mm standard ion chamber due to its limited length is not reliable even for a 10 mm beam width. In addition, due to the 3 dimensional nature of gel dosimetry, by using a MAGIC polymer gel, it is possible to obtain a lot of important information from the mentioned profiles such as the actual slice thickness and z-axis geometric efficiency. In addition to the stated parameters, the percentages of the total and partial homogeneities in the slice plane can be obtained only from gel dosimetry. The results of this study show that MAGIC polymer gel dosimetry based on MRI can be used as a supplementary method to using conventional ion chamber dosimetry especially in measurements for slice widths greater than 2 mm.
    Keywords: CTDI Measurement, MRI Polymer Gel Dosimetry