فهرست مطالب

Iranian Journal of Medical Physics
Volume:7 Issue: 26, 2010

  • تاریخ انتشار: 1389/04/12
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمدتقی بحرینی طوسی، قربان صفاییان، محمدحسین بحرینی طوسی، شهرام بیانی صفحه 1
    مقدمه
    در مطالعه حاضر، امکان استفاده از پلیمرژل دوزیمتر نرموکسیک MAGIC برای ارزیابی صحت توزیع دوز دردرمان براکی تراپی سرطان مری، بررسی شده است
    مواد و روش ها
    ابتدا 2 لیتر ژل نرموکسیکMAGIC)) ساخته شد. سپس یک فانتوم مکعبی از جنس پرسپکس (PMMA) که جهت پرتودهی در براکی تراپی طراحی و ساخته شده بود به همراه 12 لوله آزمایش بطور کامل از ژل پر شدند. ژل فانتوم توسط یک دستگاه پس گذاری براکی تراپی با چشمه های کبالت، با آهنگ دوز بالا (HDR) و بر اساس پروتکل براکی تراپی تومورهای مری (تحت تابش قرار گرفت. لوله های کالیبراسیون نیز توسط یک دستگاه درمان از راه دور کبالت-60 با دوزهای معلوم پرتودهی شدند. تصویربرداری از ژل فانتوم و لوله های کالیبراسیون با دستگاه ام آر آی انجام گردید. تصاویر ام آر آی به رایانه منتقل شد، سپس پردازش تصویر جهت استخراج نقشه های 2R نقاط پرتو دیده (پلیمریزه شده) و مقایسه با توزیع دوزهای پیش بینی شده بوسیله نرم افزار براکی تراپی، در محیط MATLAB انجام گردید.
    نتایج
    بر اساس نتایج این مطالعه «اختلاف دوز» در نقطه مرجع (فاصله یک سانتی متری از مرکز چشمه براکی تراپی) بین داده های اندازه گیری شده توسط ژل دوزیمتر و مقادیرمحاسبه شده بوسیله نرم افزار طراحی درمان حدود 5/4 درصد(سطح اطمینان 95/0) و «فاصله تا تطابق» برای پروفایل های دوز 7/2 میلی متر می باشد. همچنین حساسیت ژل مورد استفاده (ژل MAGIC) با توجه به مشخصات دستگاه ام آر آی S-1Gy-1 693/0 (9376/0= R2) تعیین گردید.
    نتیجه گیری
    در این مطالعه، مقایسه نتایج بدست آمده به وسیله نرم افزار طراحی درمان کامپیوتری و ژل دوزیمتری با استفاده از روش مقایسه همدوزها، پروفایل های دوز در امتداد محورهای معین و مقایسه مقادیر دوز بدست آمده در نقطه مرجع، نشان داد همخوانی مناسبی بین این دو روش وجود دارد. نتایج تحقیق همچنین مشخص کرد که پلیمرژل دوزیمتری بر پایه روش تصویربرداری ام آر آیمی تواند یک ابزار مفید برای ارزیابی عملکرد سیستم های طراحی درمان و استخراج اطلاعات دوز جذبی در پرتو درمانی باشد. (مجله فیزیک پزشکی ایران، دوره 7، شماره 1، پیاپی (26)، بهار 89: 14-1)
    کلیدواژگان: ام آر آی ژل دوزیمتری، کالیبراسیون، ژلMAGIC، دوزیمتر ترمولومینسانس، براکی تراپی
  • مهدی بشیری، الهام دهقان بنادکی، فریده متقیان، احمد امجدی صفحه 15
    مقدمه
    این تحقیق به دنبال بررسی تاثیر لیزر قطبیده بر استحکام بافت و تعیین خصوصیات یک تابش مناسب با حداقل تعداد آزمایش است و به این منظور از طراحی آزمایش ها([1]DOE) استفاده کرده است. پس از طراحی و انجام آزمایش ها در دو مرحله، تحلیل پوششی داده ها برای ارزیابی عملکرد آزمایش های هر مرحله استفاده شده است. نتایج حاصل از این تحقیق، علاوه بر تعیین مشخصات تابش مناسب، راهنمای خوبی جهت تعیین نحوه انجام آزمایش ها در تحقیقات مشابه می باشد.
    مواد و روش ها
    نمونه مورد استفاده در آزمایش های هر مرحله بافتی صفحه ای شامل فیبرهای کلا‍‍ژن و الاستین است که از غشاء روی عضلات و استخوان های دنده گوسفند[2] برداشته شده است. در هر آزمایش ضریب الاستیسیته نمونه در دستگاه کشش سنج قبل و بعد از تابش لیزر مورد اندازه گیری قرار می گیرد. تغییر نسبی این ضریب معیاری جهت تعیین تغییر استحکام بافت پس از تابش لیزر است. همچنین، مدل خروجی محور تحلیل پوششی داده ها برای بررسی عملکرد طرح های آزمایش به کار برده شد.
    نتایج
    تابش پرتوهای لیزر با قطبش موازی به مدت 10 ثانیه، موجب تغییر مطلوب استحکام کششی بافت می شود. نتایج حاصل از کاربرد تحلیل پوششی داده ها نیز مؤید کاراتر بودن آزمایش های مرحله اول است.
    بحث و نتیجه گیری
    هدف از این تحقیق ترکیب روش طراحی آزمایش ها با تحلیل پوششی داده ها جهت بررسی اثر لیزر بر خاصیت ویسکوالاستیسیته بافت و عوامل موثر بر آن بود. با توجه به کاراتر بودن مدل ارائه شده در مرحله یک، می توان در تحقیقات مشابه آتی برای حدف مرحله دوم، سطوح بیشتری برای طرح آزمایش مرحله اول در نظر گرفت. (مجله فیزیک پزشکی ایران، دوره 7، شماره 1، پیاپی 26)، بهار 89: 29-15)
    کلیدواژگان: لیزر کم توان، طراحی آزمایش ها، تحلیل پوششی داده ها
  • آمنه سازگارنیا، سید محمدحسین بحرینی طوسی، علی شکری قادیکلایی، امیرحسین سازگارنیا، پروین لایق، طیبه کیانوش، ناصرطیبی، سعید ابراهیم زاده صفحه 31
    مقدمه
    روش سونوفورزیس با استفاده از فرکانسهای پایین امواج فراصوت در محدوده 20 کیلو هرتز تا 3 مگاهرتز با ایجاد تراوایی در سلولها موجبات تحویل زیرجلدی داروها را فراهم می آورد. در این تحقیق عملکرد یک سامانه فراصوتی تحویل داروی طراحی شده در مرکز تحقیقات فیزیک پزشکی دانشگاه علوم پزشکی مشهد در تحویل انسولین از طریق پوست مشتمل بر 7 ترنسدیوسر پیزوالکتریک 40 کیلوهرتزی و اتاقک حاوی انسولین، بر روی خرگوشهای هایپرگلایسمیک مورد ارزیابی واقع شده است.
    مواد و روش ها
    35 خرگوش با تزریق آلوکسان مونوهیدرات هایپرگلایسمیک و در 5 گروه جهت درمانهای طراحی شده، تقسیم گردیدند. خرگوشها در 2 گروه اصلی (در حضور انسولین با تابش فراصوت در 2 زمان تابش)، یک گروه کنترل اصلی و 2 گروه کنترل (یک گروه با تابش فراصوت در زمان تابش بالاتر در غیاب انسولین و در حضور نرمال سالین و گروه دیگر بدون تابش فراصوت در حضور انسولین) تحت درمان و بررسی قرار گرفتند. با پرکردن اتاقک سیستم با انسولین و قرار دادن آن روی پوست شکم حیوان و فعال نمودن مبدلهای پیزو الکتریک، قبل و پس از آغاز تابش امواج فراصوتی با فواصل زمانی معین، از حیوان خونگیری، و سطح گلوکز آن بوسیله گلوکومتر و انسولین سرم با روش رادیوایمنواسی تعیین گردید.
    نتایج
    بیشترین کاهش در سطح گلوکز مربوط به تابش 20 دقیقه ای و زمان 180 دقیقه و بیشترین افزایش در سطح انسولین در گروه تابش 10 دقیقه ای و زمان 60 دقیقه ثبت شد.
    بحث و نتیجه گیری
    چون جذب سریع و رسیدن به یک قله در زمان کوتاه و کاهش سریع دوباره آن، طرح مناسبی برای کنترل سطح گلوکز خون بعد از خوردن غذا فراهم می آورد، در نتیجه تابش با زمان 10 دقیقه مناسبتر بنظر می رسد. همچنین پیش بینی می شود زمان تابش در فاصله زمانی بین خوردن غذا و استفاده از دستگاه تعیین کننده باشد. (مجله فیزیک پزشکی ایران، دوره 7، شماره 1، پیاپی (26)، بهار 89: 42-31)
    کلیدواژگان: سونوفورزیس، مولد پیزوالکتریک، امواج فراصوت، تحویل انسولین، تراوایی پوست
  • حمیدرضا صدوقی، محمود الله وردی، حسن ندایی، رامین جابری، مهبد اصفهانی، علیرضا شیرازی صفحه 43
    مقدمه
    استفاده از میدان های چندگانه و وجود ناهمگنی ها، توزیع دوزهای پیچیده ای را به وجود می آورد، که نیازمند دوزیمتری سه بعدی(3D) می باشد. در این تحقیق، توانایی دوزیمتر ژل MAGIC[1]، به عنوان یک روش دوزیمتری سه بعدی، برای یافتن دوز رسیده به مثانه و رکتوم در پرتو درمانی پروستات بررسی شده است.
    مواد و روش ها
    یک فانتوم ناهمگن لایه ای که شامل استخوان ها بود، ساخته شد و یک مکعب دوتایی که معرف مثانه و پروستات و یک استوانه نیز که بیانگر رکتوم بود ساخته شدند. این ظرف ها با ژل MAGIC پر شده و داخل فانتوم قرار داده شدند. فانتوم به وسیله ی روش درمانی چهار میدان[2] پرتودهی شد. تصاویر آهنگ آسایش عرضی تشدید مغناطیسی به دست آورده شد و با استفاده از منحنی کالیبراسیون به نقشه های توزیع دوز تبدیل شد که این منحنی کالیبراسیون با استفاده از برازش یک خط به نمودار 2R بر حسب دوز های معلوم به دست آمد. نقشه های دوز با توزیع دوز های سیستم طراحی درمان سه بعدی مقایسه شدند. آنالیز داده ها و تحلیل تصاویر در نرم افزار MATLAB 7 انجام گرفت. تعیین صحت و اعتبار ژل دوزیمتر با استفاده از داده های اتاقک یونش انجام شد.
    نتایج
    در مقایسه پروفایل های به دست آمده از اتاقک یونش و ژل دوزیمتر، متوسط «فاصله تا تطابق» در تمامی پروفایل 98/2 میلیمتر و متوسط اختلاف دوز 2/6 درصد به دست آمد. متوسط اختلاف نسبی منحنی های توزیع دوز حجمی در داده های ژل دوزیمتری و سیستم طراحی درمان، برای پروستات %04/3، برای مثانه %4/10 و برای رکتوم %7/11 به دست آمد.
    بحث و نتیجه گیری
    ژل دوزیمتری با اینکه در نواحی با گرادیان دوز بالا پاسخی با دقت پایین می دهد ولی به طور کلی روش مناسبی برای دوزیمتری سه بعدی می باشد و می توان از آن به عنوان تنها دوزیمتر حجمی سه بعدی برای ارزیابی صحت توزیع دوز های پیچیده در درمان سه بعدی کانفورمال، به خصوص هنگامی که ناهمگنی وجود داشته باشد، استفاده کرد. (مجله فیزیک پزشکی ایران، دوره 7، شماره 1، پیاپی (26)، بهار 89: 51-43)
    کلیدواژگان: دوزیمتری، ژل MAGIC، رادیوتراپی پروستات، دوز ارگان های حساس لگن، تصویربرداری تشدید مغناطیسی
  • روح الله قهرمان اصل، حسن ندایی*، بهرام بلوری، عظیم اربابی صفحه 53
    مقدمه

    امروزه ژلهای پلیمری حساس به پرتو به ابزار ارزشمند و قابل اعتمادی جهت اندازه گیری توزیع دوز سه بعدی تبدیل شده اند. ویژگی های خاص این نوع دوزیمترها، آنها را جهت تایید توزیع دوزهای پیچیده در کلینیک بسیار سودمند نموده است. هدف از مطالعه حاضر بررسی قابلیت ارزیابی تاثیر ناهمگنی های بافتی به ویژه ناهمگنی های کوچک روی توزیع دوز حاصل از پرتو الکترون در فانتوم های لایه ای مختلف به کمک این روش دوزیمتری است.

    مواد و روش ها

    بدین منظور چند فانتوم استوانه ای حاوی ژل دقیقا در مرکز و زیر ناحیه ناهمگن جای گذاری و به صورت جدا تحت تابش دهی قرار گرفتند. نقشه های مربوط به R2 و توزیع دوز با استفاده از تصاویر MR از فانتوم های ژلی تابش شده بدست آمد. پروفایلهای دوز یک بعدی حاصل از دو سیستم دوزیمتر ژلی و دایود در عمقهای 1 و 4 سانتیمتر برای انرژی های 8 و 15 مگا الکترون ولت با هم مقایسه شدند. همچنین توزیع دوز به صورت سه بعدی در عمق و انرژی های ذکر شده در دو جهت عرضی و محوری برای بررسی ناهمگنی های استخوان و هوا به کمک دوزیمتر ژلی اندازه گیری شد.

    نتایج

    قدرت تفکیک دوز در محدوده دوز 10-0گری کوچکتر از 55/1 گری بود. برای پروفایلهای دوزی، میانگین اختلاف دوز و معیار مکانی فاصله تا تطابق (DTA) به ترتیب برابر با 6/2 درصد و 2/2 میلیمتر بود. نتایج حاصل از دوزیمتر ژلی نوع MAGIC نشان داد که دوز در زیر ناهمگنی استخوان به میزان 50 درصد در عمق 1 سانتیمتر برای انرژی 8 مگا الکترون ولت، 30 و 10 درصد به ترتیب در عمقهای 1 و 4 سانتیمتر برای انرژی 15 مگا الکترون ولت کاهش می یابد. اما در حضور ناهمگنی هوا دوز به میزان 50 درصد در عمق 1 سانتیمتر برای انرژی 8 مگا الکترون ولت، 20 و 45 درصد به ترتیب در عمقهای 1 و 4 سانتیمتر برای انرژی 15 مگا الکترون ولت افزایش نشان داد.

    بحث و نتیجه گیری

    به طور کلی توزیع دوز باریکه الکترون به طور معنی داری در حضور ناهمگنی های بافتی نظیر استخوان و هوا بسته به توان پراکندگی و توقف جرمی ماده ناهمگن تغییر می کند. در نواحی زیر این ناهمگنی ها نقاط داغ و سرد ناشی از اثر لبه ها نیز بوجود می آید. اگر چه در عمقهای بیشتر این تغییرات (افزایش دوز، کاهش دوز و نقاط داغ و سرد) تا حدی توسط پرتوهای پراکنده جبران شده و کمتر مشاهده می شود. مطالعه حاضر نشان می دهد که دوزیمترهای ژلی، به ویژه دوزیمترهای پلیمر نورموکسیک با توجه به ویژگی هایی همچون معادل بودن با بافت، عدم وابستگی به انرژی و قابلیت ثبت توزیع دوز به صورت دو و سه بعدی، ابزار قابل اعتمادی برای بررسی و تعیین توزیع دوز باریکه الکترون هستند.

    کلیدواژگان: الکترون دوزیمتری، ژل دوزیمتری بر پایه ام آر آی، فانتوم لایه ای ناهمگن، دایود دوزیمتری
  • علیرضا کمالی اصل، امیر حسین بتولی، ساناز حریری، فاطمه سلمانی رضایی، فاطمه شاهمردان، لیلا یاوری صفحه 65
    مقدمه
    یکی از روش های درمان تومورهای سرطانی، پرتودرمانی با شدت متغیر بوده که در این روش تعیین مختصات ناحیه هدف بسیار حائز اهمیت می باشد. این عمل به کمک کولیماتور چند تیغه ای انجام می شود.
    مواد و روش ها
    در این مقاله طراحی و شبیه سازی کولیماتور چندتیغه ای به روش مونت کارلو و استفاده از آن در پرتودرمانی به منظور تعیین دقیق شکل تومور جهت کاهش دز بیمار مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از کد MCNP4C ماده بهینه جهت ساخت تیغه ها تعیین شده است. در سیستم فوق پس از پردازش تصاویر سی تی اسکن یا ام آر آی بیمار و مشخص شدن شکل تومور، پرتو خروجی از شتاب دهنده خطی، برای از بین بردن سلول های سرطانی به سمت تومور تابیده می شود. سیستم به گونه ای طراحی شده است که تیغه های کولیماتور چند تیغه ای پس از دریافت فرمان از میکروکنترلر، شروع به حرکت نموده و با جذب پرتو شدت آن را تغییر می دهند که نتیجه این امر، رسیدن حداکثر دز پرتو به تومور و حداقل آن به بافت های سالم مجاور می باشد.پس از انجام مراحل طراحی و شبیه سازی کولیماتور چند تیغه ای و تایید شدن ابعاد و مواد انتخاب شده در مرحله طراحی، مرحله ساخت سیستم آغاز می گردد. لازم به ذکر است این کولیماتور در ابعاد واقعی و با استفاده از تمامی قطعات و مدارات حقیقی ساخته شده است. تنها تفاوت مراحل ساخت کولیماتور با مراحل طراحی و شبیه سازی استفاده از تفلون برای ساخت تیغه ها بوده است. با توجه به هزینه بالای استفاده از تنگستن و از آن جا که این پروژه تا حدی یک نمونه آزمایشی بوده است، در ساخت تیغه ها از ماده تفلون استفاده نمودیم.
    نتایج
    طبق محاسبات شبیه سازی بهترین ماده جهت استفاده درتیغه های کولیماتور چند تیغه ای آلیاژ تنگستن، مس و نیکل است که حداکثر تضعیف را موجب می شود و تضعیف پرتو های اولیه توسط خود تیغه ها با ضخامت 65/8 سانتی متر، 55/10 درصد می باشد.
    بحث و نتیجه گیری
    در حال حاضر برای درمان تومورهای سرطانی از بلوک های سربی استفاده می شود که مشکلاتی نظیر نگهداری آن ها، لزوم ساخت جداگانه برای هر بیمار و افزایش هزینه های درمان را در پی خواهد داشت. اما کولیماتورهای چند تیغه ای بهترین ابزار برای ایجاد شکل تومور و نیز امکان درمان در زوایای مختلف در روش پرتودرمانی با شدت متغیر می باشد که استفاده از آن دز بیمار را کاهش داده و حداکثر دز را به تومور خواهد رساند. در این پروژه ساخت سیستم کولیماتور چند تیغه ای در ابعاد واقعی با موفقیت صورت گرفته است و البته نتایج شبیه سازی نیز ماده مناسب برای ساخت تیغه ها را به ما پیشنهاد می کند.
    کلیدواژگان: کولیماتورچند تیغه ای، کولیماتور چند تیغه ای، پرتودرمانی، تومور، شتاب دهنده، MCNP4C
  • علیرضا مهدیزاده، امین حسین زاده صفحه 75
    مقدمه
    بیماری آب سیاه به گروهی از بیماری ها اطلاق می شودکه همگی آسیب عصب بینایی به همراه کاهش میدان دید دارند. در حال حاضر فشار داخل چشمی به عنوان تنها مسبب بیماری آب سیاه و تنها عاملی که با تغییر آن می توان این بیماری را بهبود بخشید در نظر گرفته می شود. اما در نظر گرفتن فشار به عنوان تنها عامل بیماری ما را با دو اشکال مواجه می کند: نخست این که روش اندازه گیری فشار داخل چشمی بر اساس اندازه گیری فشار سطحی قرنیه می باشد و بنابراین عوامل چندی مانند ضخامت قرنیه و خطاهای هندسی اندازه گیری در آن دخیل هستند، دوم آنکه احتمال خطر ابتلا به بیماری آب سیاه با تغییر ضخامت صلبیه و اندازه چشم حتی با وجود فشار یکسان تغییر می کند. بنابراین عوامل دیگری به جز فشار باید وجود داشته باشند که عامل ایجاد آب سیاه می باشند.
    نظریه: در اینجا این نظریه مطرح می شود: عامل ایجاد بیماری آب سیاه، افزایش تنش می باشد و فشار تنها یکی از عوامل تعیین کننده تنش می باشد، حال آنکه تنش به عوامل دیگری شامل ضخامت و شعاع صلبیه نیز بستگی دارد. تنش باعث کرنش و نیز مسدود شدن رگهای خونی شبکیه می شود. در واقع، یک مجموعه از عوامل با هم تعیین می کنند که فردی به آب سیاه مبتلا می شود یا خیر. این عوامل شامل ضخامت صلبیه، شعاع داخلی چشم و مقاومت سر عصب بینایی در برابر افزایش تنش می باشند.
    بحث و نتیجه گیری
    این سه عامل در بین افراد متفاوتند و بنابراین خطر ابتلا به بیماری آب سیاه نیز در بین افراد جمعیت متفاوت می باشد. همچنین ساز و کار پیشنهادی مقاله وجود آب سیاه با فشار طبیعی را توضیح می دهد و روش بهتری برای غربالگری بیماران مبتلا به آب سیاه ارائه می کند و روش های نوینی برای درمان این بیماری ارائه می دهد. (مجله فیزیک پزشکی ایران، دوره 7، شماره 1، پیاپی (26)، بهار 89: 78-75)
    کلیدواژگان: آب سیاه، فشار داخل چشم، تنش، کرنش، فشار
  • ایمان ویسی، علی کریم پور، ناصر پریز، محمد تقی شاکری صفحه 79
    مقدمه
    در این مقاله یک معیار پیچیدگی جدید برای تشخیص تغییر رفتار دینامیکی در سیستم های غیرخطی با استفاده از آنالیز الگوهای ترتیبی در سیگنال های اخذ شده از سیستم ارائه می گردد. صرع به عنوان یک تغییر رفتار دینامیکی در سیستم پیچیده و غیرخطی مغز مورد مطالعه قرار گرفته و توانایی معیار معرفی شده در تشخیص آن در سیگنالهای الکتروانسفالوگرام نویزی و کوتاه مدت با برخی معیارهای رایج در تئوری آشوب مقایسه می گردد.
    مواد و روش ها
    در روش ارائه شده، فضای فاز سیگنال، پس از بازسازی، با استفاده از الگوهای ترتیبی به زیرمجموعه های مساوی تقسیم می شود. به هریک از زیرمجموعه ها می توان یک سمبل اختصاص داد. با این کار، مسیر حالت در فضای فاز، به یک دنباله از سمبل ها تبدیل شده و می توان از یک ماشین حالت متناهی برای مدلسازی رفتار سیستم استفاده کرد. بر اساس مفهوم آرایه انتقال حالت، یک معیار پیچیدگی جدید معرفی می شود. معیار پیچیدگی معرفی شده، برای تشخیص حملات صرعی در سیگنالهای مغزی بکارگرفته شده و توانایی آن در تشخیص صرع در سیگنالهای نویزی و کوتاه مدت با برخی معیارهای رایج در تئوری آشوب مقایسه می گردد.
    نتایج
    نتایج بدست آمده نشان می دهند که معیار پیچیدگی می تواند سیگنالهای مغزی سالم و صرعی را با دقت بیش از 97% در حالت بدون نویز و با دقتی بیش از 75% در حالتی که سیگنالها شدیدا به نویز آمیخته اند، تفکیک کنند.
    بحث و نتیجه گیری
    معیار پیچیدگی علاوه بر اینکه از لحاظ محاسباتی بسیار ساده و سریع می باشد برخلاف معیارهای رایج در تئوری آشوب، مقاومت بسیار خوبی نیز در برابر نویز از خود نشان می دهد همچنین قابلیت تشخیص تغییرات در داده های کوتاه مدت را نیز دارد.
    کلیدواژگان: الکتروانسفالوگرام، تشخیص صرع، الگوی ترتیبی، انتروپی جایگشت، معیار پیچیدگی
|
  • Mohammad Taghi Bahreyni Toossi, Ghorban Safaeian, Mohammad Hosein Bahreyni Toossi, Shahram Baiani Page 1
    Introduction
    The purpose of this work was to study the ability of MRI normoxic polymer gel dosimetry for evaluating the dose distribution in HDR brachytherapy of esophagial cancer at Imam Reza brachytherapy center (Mashhad, Iran).
    Materials And Methods
    Initially, 2liters of normoxic gel (MAGIC) was fabricated and then poured into 12 calibration test tubes and placed in a perspex walled phantom. The gel phantom was irradiated with a brachytherapy remote-afterloader unit using a cobalt-60 brachytherapy source and the test tubes were irradiated with a range of known doses with a cobalt-60 teletherapy unit. Imaging was performed with a multi-spin-echo protocol and a T2 quantitative technique using a Siemens 1.5 T MRI machine. The MRI images were transferred to a computer and then image processing was performed in the MATLAB environment to extract R2 maps of the irradiated area.
    Results
    In this study and at the reference point, the dose deviation between the gel dosimetry and the calculated data was 4.5%. The distance to agreement (DTA) for dose profiles was 2.7 mm. Also, dose sensitivity of the MAGIC gel dosimeter was 0.693 S-1Gy-1 (R2 =0.9376).
    Conclusion
    In this work, the data obtained from TPS calculations were found in very good agreement with the measured results provided by gel dosimetry. It was evaluated using a comparison of isodoses and dose at the reference point, and dose profile verification. It is also concluded that the gel dosimetry systems have proven to be a useful tool for dosimetry in clinical radiotherapy applications.
  • Mehdi Bashiri, Elham Dehghan, Farideh Mottaghian, Ahmad Amjadi Page 15
    Introduction
    We investigated the characteristic of a suitable irradiation on skin's tensional strength using design of experiments (DOE). The experiments in this research are designed in two phases and data envelopment analysis (DEA) is used for performance measurement of each phase.
    Material And Methods
    Samples were provided from pleura as surface tissue made of collagen and elastin fibers. In each experiment, the sample was stretched before and after irradiation. Variation of the sample length was measured. Then force-length data were plotted and the slope of the fitted line was calculated. Variation in these slopes was used as a criterion to determine tissue strength variation after laser irradiation. Furthermore, the output oriented DEA model by variable return to scale was used to examine performance of the designed experiments for each phase.
    Results
    Results of the first phase experiments showed that the main effect of time duration was significant; but this was not the case for beam radius. Regarding polarization, only its interaction effect with time duration was significant. Results of the second phase indicated that laser irradiation with parallel polarization for 10 seconds caused a greater increase in tensional strength. Resultant efficiencies of applying DEA showed that the first phase experiments were more efficient.Discussion and
    Conclusions
    This research has combined DEA and DOE to investigate the effects of laser on skin elasticity. Comparing the results of the two phases indicates that it is more efficient to use the experimental design of phase 1 in our experiment. So for similar future studies, we suggest using more levels for experiments of phase 1 instead of doing the experimental design in two phases.
  • Ameneh Sazgarnia, Mohammad Hosein Bahreyni Toosi, Ali Shokry, Amir Hosein Sazgarnia, Parvin Layegh, Tayebeh Kianoush, Naser Tayyebi Meybodi, Saeed Ebrahim-Zadeh Page 31
    Introduction
    Sonophoresis has been assessed as a novel approach to create skin permeability and drug delivery using low frequencies of ultrasound waves in the range of 20 kHz to 3 MHz. In this study, a system including seven 40 kHz piezoelectric transducers and an insulin chamber designed by the Medical Physics Research Center has been evaluated on hyperglycemic rabbits.
    Materials And Methods
    Thirty five rabbits became hyperglycemic through Alloxan monohydrate injection and were divided into five groups. The rabbits were treated in two main groups (with insulin and ultrasound radiation in two radiation periods), one main control group and two further control groups (one group with ultrasound radiation with longer radiation period in absence of insulin and presence of normal saline; and the other group without ultrasound radiation in presence of insulin). By filling the system chamber with insulin and placing it on the skin of the abdomen and activating the piezoelectric transducers, blood samples were drawn from the animals before ultrasound irradiation and after it in specified intervals. The glucose level was measured using a glucometer and the serum insulin level was determined using a radioimmunoassay method.
    Results
    Maximum decrease in glucose level was recorded for a 20 minute irradiation in a 180 minute period, and the highest increase in insulin level was recorded for the10 minute radiation group in a 60 minute period.Discussion and
    Conclusion
    Because rapid uptake and reaching a peak in a short time and its swift decrease make a good scheme for controlling glucose level after meals, the 10 minute radiation seems to be more suitable. Also, it is predicted that irradiation time in the interval between food consumption and use of the instrument is critical.
  • Hamid Reza Sadoughi, Mahmood Allahverdi, Hasan Nedaei, Ramin Jaberi Page 43
    Introduction
    Multiple fields and presence of heterogeneities create complex dose distributions that need three dimensional dosimetry. In this work, we investigated MR-based MAGIC gel dosimetry as a three-dimensional dosimetry technique to measure the delivered dose to bladder and rectum in prostate radiation therapy.
    Materials And Methods
    A heterogeneous slab phantom including bones was made. Paired cubes in the phantom representing bladder and prostate and a cylindrical container representing rectum were filled with MAGIC gel and placed in the anthropomorphic pelvic phantom. The phantom was irradiated with four beams as planned using a treatment planning system (TPS). Magnetic resonance transverse relaxation rate images were acquired and turned into dose distribution maps using a calibration curve. This calibration curve was obtained by linear fitting to R2 values of 4 test tubes against their given known doses. Image processing and data analysis were performed in MATLAB7 software. The gel dosimeter was validated using an ionization chamber. Dose maps and dose volume histograms (DVHs) were compared with dose distributions and DVHs of the TPS.
    Results
    Mean “distance-to-agreement” and mean “dose difference” were 2.98 mm and 6.2%, respectively, in the comparison of profiles obtained from ionization chamber and gel dosimetry. Mean relative difference of DVHs between gel dosimetry and TPS data were 3.04%, 10.4% and 11.7%, for prostate, bladder and rectum, respectively.Discussion and
    Conclusions
    Gel dosimetry is a good method for three dimensional dosimetry although it has a low precision in high dose gradient regions. This method can be used for evaluation of complicated dose distribution accuracy in 3D conformal radiotherapy, especially in presence of heterogeneities.
  • Ruhollah Ghahraman Asl, Hasan Nedaie, Bahram Bolouri, Azim Arbabi Page 53
    Introduction

    Nowadays radiosensitive polymer gels are used as a reliable dosimetry tool for verification of 3D dose distributions. Special characteristics of these dosimeters have made them useful for verification of complex dose distributions in clinical situations. The aim of this work was to evaluate the capability of a normoxic polymer gel to determine electron dose distributions in different slab phantoms in presence of small heterogeneities.

    Materials And Methods

    Different cylindrical phantoms consisting gel were used under slab phantoms during each irradiation. MR images of irradiated gel phantoms were obtained to determine their R2 relaxation maps. 1D and 2D lateral dose profiles were acquired at depths of 1 cm for an 8 MeV beam and 1 and 4 cm for the 15 MeV energy, and then compared with the lateral dose profiles measured using a diode detector. In addition, 3D dose distributions around these heterogeneities for the same energies and depths were measured using a gel dosimeter.

    Results

    Dose resolution for MR gel images at the range of 0-10 Gy was less than 1.55 Gy. Mean dose difference and distance to agreement (DTA) for dose profiles were 2.6% and 2.2 mm, respectively. The results of the MAGIC-type polymer gel for bone heterogeneity at 8 MeV showed a reduction in dose of approximately 50%, and 30% and 10% at depths 1 and 4 cm at 15 MeV. However, for air heterogeneity increases in dose of approximately 50% at depth 1 cm under the heterogeneity at 8 MeV and 20% and 45% respectively at 15 MeV were observed. Discussion and

    Conclusion

    Generally, electron beam distributions are significantly altered in the presence of tissue inhomogeneities such as bone and air cavities, this being related to mass stopping and mass scattering powers of heterogeneous materials. At the same time, hot and cold scatter lobes under heterogeneity regions due to scatter edge effects were also seen. However, these effects (increased dose, reduced dose, hot and cold spots) at deeper depths, are compensated with the contributions of scattered electrons. Our study showed that normoxic polymer gels are reliable detectors for determination of electron dose distributions due to their characteristics such as tissue equivalence, energy independence, and 2D and 3D dose visualization capabilities.

  • Alireza Kamali-Asl, Amir-Hossein Batooli, Sanaz Harriri, Fatemeh Salman-Rezaee, Fatemeh Shahmardan, Leila Yavari Page 65
    Introduction
    Intensity modulated radiation therapy (IMRT) is one of the cancer treatment methods. It is important to selectively aim at the target in this way, which can be performed using a multileaf collimator (MLC).
    Materials And Methods
    In order to specifically irradiate the target volume in radiotherapy to reduce the patient absorbed dose, the use of multileaf collimator has been investigated in this work. Design and simulation of an MLC was performed by a Monte Carlo method and the optimum material for manufacturing the leaves was determined using MCNP4C. After image processing (CT or MRI) in this system, the tumor configuration is determined. Then the linear accelerator is switched on and the beam irradiates the cancerous cells. When the MLC leaves receive a command from the microcontroller, they start to move and absorb the radiation and modulate its intensity. Consequently, the tumor receives maximum intensity of radiation but minimum intensity is delivered to healthy tissues.
    Results
    According to the simulations and calculations, the best material to manufacture the leaves from is tungsten alloy containing copper and nickel which absorbs a large amount of the radiation; by using a 8.65 cm thickness of alloy, 10.55% of radiation will transmit through the leaves.Discussion and
    Conclusion
    Lead blocks are conventionally used in radiotherapy. However, they have some problems like cost, storage and manufacture for every patient. Certainly, the MLC is the most efficient device to specifically irradiate the tumor in IMRT. Furthermore, it facilitates treating the target in different views by rotation around the patient. Thus the patient’s absorbed dose will decrease and the tumor will receive maximum dose.
  • Alireza Mehdizadeh, Amin Hosseinzadeh Page 75
    Introduction
    The term glaucoma refers to a group of diseases that have a characteristic optic neuropathy with associated visual field loss in common. Intraocular pressure has been considered to be the only causal factor for glaucoma and the only factor that can be manipulated to alter the course of the disease. But considering high intraocular pressure as the only factor responsible for glaucoma confronts us with two problems. First, measurement methods of intraocular pressure are based on superficial pressure of the cornea, therefore, some factors such as corneal thickness and geometrical errors of measurement are included. Second, risk of glaucoma damage changes by changing scleral thickness and size of the eye globe even with equal intraocular pressures. So, there should be some other factors than pressure, which are responsible for glaucoma. Hypothesis: Here, this hypothesis is proposed: stress is responsible for glaucoma and intraocular pressure is just one of the determinants of stress, whereas stress is also dependent on other factors including radius and thickness of sclera. Stress causes strain and obstruction of retinal vessels.
    Discussion
    In fact, a series of factors together determine whether an individual will be affected with glaucoma or not. These factors include intraocular pressure, scleral thickness, radius of the eye globe, and optic nerve head compliance against increased stress. Our hypothesis can explain the existence of normal-pressure glaucoma. It presents a better method for screening of glaucoma and new modalities for glaucoma treatment.
  • Iman Veisi, Ali Karimpour, Naser Pariz, Mohammad Taghi Shakeri Page 79
    Introduction
    In this paper, a novel complexity measure is proposed to detect dynamical changes in nonlinear systems using ordinal pattern analysis of time series data taken from the system. Epilepsy is considered as a dynamical change in nonlinear and complex brain system. The ability of the proposed measure for characterizing the normal and epileptic EEG signals when the signal is short or is contaminated with noise is investigated and compared with some traditional chaos-based measures.
    Materials And Methods
    In the proposed method, the phase space of the time series is reconstructed and then partitioned using ordinal patterns. The partitions can be labeled using a set of symbols. Therefore, the state trajectory is converted to a symbol sequence. A finite state machine is then constructed to model the sequence. A new complexity measure is proposed to detect dynamical changes using the state transition matrix of the state machine. The proposed complexity measure was applied to detect epilepsy in short and noisy EEG signals and the results were compared with some chaotic measures.
    Results
    The results indicate that this complexity measure can distinguish normal and epileptic EEG signals with an accuracy of more than 97% for clean EEG and more than 75% for highly noised EEG signals.Discussion and
    Conclusion
    The complexity measure can be computed in a very fast and easy way and, unlike traditional chaotic measures, is robust with respect to noise corrupting the data. This measure is also capable of dynamical change detection in short time series data.