فهرست مطالب

Iranian Journal of Medical Physics
Volume:7 Issue: 27, 2010

  • تاریخ انتشار: 1389/07/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حمیدرضا باغانی، سید محمودرضا آقامیری، حسین قرائتی، سید ربیع مهدوی صفحه 1
    مقدمه
    میدان های تابشی متعامد میدان هایی هستند که محور مرکزی آنها بر یکدیگر عمود است. نمونه ای از این میدان ها، میدان های متعامد مغزی نخاعی هستند که برای پرتودرمانی بیماری مدولوبلاستوما به کار می روند. میدان های تابشی مغزی نخاعی شامل دو میدان جانبی متقابل برای پرتودهی مغز و یک یا دو میدان پشتی نخاعی برای پرتودهی طناب نخاعی می باشد. مسئله اصلی در استفاده از این میدان های ترکیبی، همپوشانی میدان ها در محل اتصال آنها می باشد. بنابراین تنظیم میدان های تابشی در این نوع پرتودرمانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است و می تواند در کاهش اثرات جانبی ناشی از پرتودرمانی تاثیر عمده ای داشته باشد. در این کار از دو تنظیم مختلف برای پرتودرمانی مغزی نخاعی استفاده شد و توسط دوزیمتری در هر تنظیم در محل اتصال میدان های تابشی مغزی و نخاعی و اندام های در خطر، نتایج حاصل از هر دو تنظیم با یکدیگر مقایسه شد.
    مواد و روش ها
    هر یک از دو تنظیم بطور جداگانه بر روی فانتوم راندو انجام شد. در تنظیم اول، چیدمان میدان های تابشی بدون چرخش تخت درمان و کلیماتورهای میدان های مغزی و در تنظیم دوم با استفاده از چرخش تخت درمان و کلیماتورهای میدان های مغزی انجام شد. برای دوزیمتری از دوز سنج های گرمالیانی GR-200 و برای پرتودرمانی از شتابدهنده خطی الکترون واریان مدل D/C 2100 استفاده شد.
    نتایج
    نتایج حاصل از دوزیمتری در حجم بالینی هدف مغزی، محل اتصال میدان های تابشی مغزی و نخاع بالایی، تیروئید و قلب در تنظیم اول به ترتیب برابر 105، 168، 46 و 44 سانتی گری و در تنظیم دوم به ترتیب برابر 106، 140، 48 و 44 سانتی گری و دوز جذب شده توسط گناد ها در هر دو تنظیم ناچیز بود.
    بحث و نتیجه گیری
    نتایج حاصل از دوزیمتری در هر دو تنظیم نشان داد که زاویه دادن به تخت و کلیماتورهای میدان های مغزی از هم پوشانی میدان های تابشی جلوگیری کرده و اثرات جانبی ناشی از پرتودرمانی را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: میدان های متعامد، پرتودرمانی مدولوبلاستوما، میدان های مغزی نخاعی، فانتوم راندو، دوزیمتر گرمالیانی
  • محمدتقی بحرینی طوسی، جلیل پیرایش اسلامیان، مهدی مؤمن نژاد، سیدرسول زکوی، رامین صادقی، مایکل لجونبرگ صفحه 9
    مقدمه
    داده های توزیع رادیودارو که در روش برش نگاری رایانه ای نشرتک فوتونی(SPECT) برای بازسازی تصویری بکاربرده می شوندتحت تاثیرعواملی از قبیل تضعیف وپراکندگی پرتوهای گاما، ساختارهمخط ساز، شیوه پردازش داده ها، حرکت بیمارونحوه تصفیه رادیودارواز اندام هدف دستخوش تغییراتی می شوند. اینگونه تغییرات، بازسازی دقیق تصویر SPECT را کاملا مشکل میسازند. شبیه سازی سیستم SPECT راهی را برای ارزیابی تاثیراین عوامل در کیفیت تصویرفراهم می کند.
    مواد و روش ها
    ابتدا ازبرنامه SIMIND مونت کارلو برای شبیه سازی سیستم SPECT زیمنس مدل E.CAM استفاده شد و تعیین صحت شبیه سازی ازطریق مقایسه پارامترهای عملکردی دو سیستم واقعی وشبیه سازی شده انجام گرفت.سپس این سیستم برای شبیه سازی اسکن های SPECT فانتوم های همگن وناهمگن وکسلی همراه با تغییرات سخت افزاری دربخش های کریستال وروکش محافظ آشکارساز،مجموعه مواد پشت آشکارساز وهمچنین همخط ساز LEGR بکاربرده شد. نتایج بدست آمده از این شبیه سازی ها با نتایج اسکن های سیستم بدون تغییرات سخت افزاری مورد مقایسه قرار گرفت. کیفیت تصویربا مقایسه شاخص تشابه ساختاری(SSIM)، کنتراست وتفکیک فضائی تصویرارزیابی شد.
    نتایج
    طیف های انرژی حاصل ازدوسیستم واقعی وشبیه سازی شده، نواحی پیک طیفی مشابهی را نشان دادند.مقادیرپهنای طیف انرژی درنصف حداکثرارتفاع (FWHM) برای سیستم های واقعی وشبیه سازی شده به ترتیب 58/13 و 92/13 کیلوالکترون ولت، همچنین تفکیک انرژی به ترتیب 61/9 و 95/9 درصد و حساسیت سیستم ها 11/85 و39/85 به واحد cps/MBq بدست آمد. سیستم شبیه سازی شده با تغییرات سخت افزاری شامل یک کریستال آشکارسازازجنس NaI(Tl) به ضخامت 944/0 سانتیمتر، روکش آلومینیومی به ضخامت 24/0 سانتیمتر، لایه ای 5/4 سانتیمتری از پیرکس به عنوان ماده پشت کریستال و همخط سازموازی ازجنس آلیاژسرب- تنگستن باضخامت 405/2 سانتیمتر پارامترهای عملکردی بهتری را درمقایسه با سیستم بدون تغییر ارائه داد.
    بحث و نتیجه گیری
    درپژوهش حاضر سیستم SPECT زیمنس مدل E.CAM با کد SIMIND مونت کارلو شبیه سازی شد. نتایج حاصل از اسکن های سیستم شبیه سازی شده، توافق خوبی با نتایج تجربی نشان دادند. یافته ها مشخص نمود که تغییرات سخت افزاری اشاره شده در سیستم تصویربرداری می تواند در بهینه سازی پارامترهای عملکردی سیستم نقش مؤثری ایفا کند. اکنون این سیستم می تواند در انجام بررسی های تکمیلی بهینه سازی تصاویرپزشکی هسته ای مورد استفاده قرار داده شود.
    کلیدواژگان: سیستم تصویربرداری SPECT، برنامه SIMIND، شبیه سازی مونت کارلو، فانتوم
  • مصطفی چرمی، علی محلوجی فر صفحه 21
    مقدمه
    تعریف مناسب معیار فاصله بین تانسورهای انتشار تاثیر عمیقی روی نتایج بخش بندی تصاویر تانسور انتشار دارد. در این میان، متریک ژئودزیک بهترین معیار فاصله از لحاظ کیفیت نتایج حاصله می باشد. اما مشکل عمده متریک ژئودزیک، هزینه بالای محاسباتی الگوریتم ناحیه بندی توسعه یافته براساس آن می باشد. هدف اصلی این مقاله، ارزیابی امکان جایگزینی متریک ژئودزیک با متریک جدید لگاریتمی-اقلیدسی به منظور کاهش هزینه محاسباتی الگوریتم ناحیه بندی نمو سطح آماری می باشد.
    مواد و روش ها
    ما متریک لگاریتمی-اقلیدسی را در قالب الگوریتم نمو سطح آماری قرار دادیم. بدین منظور توزیع گوسی و اندازه گرادیان در تصویر تانسور انتشار با متریک لگاریتمی-اقلیدسی تعریف شدند. تحقق عددی الگوریتم ناحیه بندی با استفاده از تکنیکهای تفاضل محدود در محیط نرم افزار مطلب صورت گرفت.
    نتایج
    متریک لگاریتمی-اقلیدسی در چارچوب الگوریتم نمو سطح آماری، الگوهای چنبره و مارپیچ در داده سنتز و رشته اعصاب نخاع موش در داده فانتوم بیولوژیکی را بهتر از متریکهای اقلیدسی و واگرایی-جی و مشابه با متریک ژئودزیک از پس زمینه جدا نمود. اما، مزیت عمده متریک لگاریتمی-اقلیدسی نسبت به متریک ژئودزیک، کاهش چشمگیر هزینه محاسباتی الگوریتم ناحیه بندی دست کم به نسبت 70 بود.
    بحث و نتیجه گیری
    نتایج کیفی و کمی تحقیق نشان داد متریک لگاریتمی-اقلیدسی جایگزین مناسبی برای متریک ژئودزیک در بخش بندی تصاویر تانسور انتشار با الگوریتم نمو سطح آماری می باشد.
    کلیدواژگان: تصاویر تانسور انتشار، ناحیه بندی، متریک لگاریتمی، اقلیدسی، فانتوم بیولوژیکی
  • حسن رنجبر، مجتبی شمسایی ظفرقندی، محمدرضا قاسمی صفحه 41
    مقدمه
    زمانی که یک تومور با عناصر فعال ساز (I،Gd) بارگذاری می شود و سپس تحت اشعه ایکس قرار می گیرد، تابش های ثانویه (فوتو الکترون، الکترون اوژه و تابش های مشخصه ایکس) حاصل از عناصر فعال ساز، سبب افزایش دوز جذبی به صورت موضعی در تومور می شوند.
    مواد و روش ها
    در این بررسی از کد MCNPX برای شبیه سازی و محاسبه افزایش دوز جذبی تومور بار گذاری شده با عناصر فعال ساز استفاده شده است. اجزای تشکیل دهنده مدل طراحی شده عبارتند از: چشمه پرتو ایکس، فانتوم (بافت سالم، تومور بارگذاری شده و آشکارسازها)، برهمکنش ها و نتایج. چشمه پرتو ایکس به صورت تکفام، سطحی و در 50 = z سانتی متر تعریف شد. فانتوم به شکل مکعبی به ضلع 10 سانتی متر که مرکز آن در مبدا مختصات (0= z) و اندازه تومور 2/2 2/2 2/2 سانتی مترمکعب و مرکز آن در عمق 3 سانتی متری از سطح فانتوم در نظر گرفته شد.
    نتایج
    فاکتور افزایش دوز و انرژی بهینه برای پرتودرمانی به کمک عناصر فعال ساز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دادند با افزایش غلظت، فاکتور افزایش دوز نیز افزایش می یابد. ماکزیمم افزایش دوز برای ید، برای فوتون های با انرژی 50 تا 60 کیلوالکترون ولت رخ داد. همگنی دوز در ناحیه آغشته به عناصر فعال ساز (ناحیه توموری) برای انرژی های پایین، نسبت به انرژی های بالاتر، کمتر است. همچنین نتایج نشان دادند که تغییرات افزایش دوز نسبت به غلظت عناصر فعال کننده، به صورت تابع خطی می باشد.
    بحث و نتیجه گیری
    یافته های این تحقیق نشان می دهد که میزان دوز جذب شده در ناحیه توموری به خاطر حضور عناصر فعال ساز (ید و گادولونیوم) در مقایسه با حالتی که از این عناصر استفاده نشود به طور چشمگیری افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: پرتودرمانی، بهینه سازی انرژی، فاکتور افزایش دوز، عناصر فعال ساز، کد مونت کارلو
  • مهدیه شریفی فرد، پروین نصیری، محمدرضا منظم صفحه 49
    مقدمه
    در چند سال اخیر پیشرفت​های صنعتی در جوامع بشری سبب رشد سریع فن آوری برق و تولید و انتقال آن گشته و این خود سبب افزایش شبکه​های قدرت و استفاده از ولتاژهای بالا شده است. این شبکه​ها و ولتاژهای بالای خطوط انتقال، اثرات مواجهه با میدان الکتریکی و مغناطیسی را مطرح می​کنند. در این مطالعه وضعیت پست های 230 کیلو ولت شهر تهران مورد بررسی قرار گرفته است.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه 8 پست فشار قوی 230 کیلو ولت شهر تهران انتخاب شد، سپس محوطه پست ها ایستگاه بندی گردیده و با استفاده از استاندارد IEEE std 644-1994 اندازه گیری میدان مغناطیسی انجام شد. بدین صورت که دستگاه و یا در حقیقت پروب آن جهت اندازه گیری در ارتفاع یک متری سطح زمین نگهداشته می شد. در ادامه با استفاده از پرسشنامه Essex با ضریب کرونباخ 94/0 که توسط کارکنان تکمیل گردید اثرات احتمالی مواجهه با میدان ها بررسی شد. این پرسشنامه توسط اپراتورها و مسئولین پست به عنوان گروه مورد (36 نفر) و کارکنان بخش اداری شرکت برق منطقه ای تهران به عنوان گروه شاهد (32 نفر) تکمیل شد.
    نتایج
    براساس نتایج حاصل از اندازه گیری، در هیچ کدام از ایستگاه ها مقدار میدان بالاتر از حد استاندارد کمیسیون بین المللی حفاظت در برابر پرتوهای غیریونساز نمی باشد. با توجه به نتایج پرسشنامه نیز در مورد اختلالات اعصاب و روان، قلبی و تنفسی، گوارشی و شنوایی اختلاف معنی داری بین گروه شاهد و گروه مورد دیده می شود ولی در خصوص حساسیت های پوستی اختلاف معنی داری وجود ندارد.
    بحث و نتیجه گیری
    به طور کلی بیشترین مقدار میدان در اتاق فرمان مربوط به پست از گل با 9/6میلی گوس و کمترین مقدار مربوط به پست شهید فیروزی با 2 میلی گوس می باشد. در پست ازگل اتاق فرمان در طبقه دوم قرار دارد و باسبارها از نزدیکی پنجره شرقی آن به فاصله نزدیکی می گذرند که در نتیجه میدان در این اتاق فرمان از دیگر پست ها بیشتر است. در سوئیچگیر نیز بیشترین مقدار میدان مربوط به پست کن با 5/91 میلی گوس و کمترین مقدار مربوط به پست شهید فیروزی با 11 میلی گوس می باشد. در خصوص نتایج حاصل از پرسشنامه نیز مشاهده شد که مواجهه با میدان در پست های فشار قوی 230 کیلو ولت سبب تشدید اختلالات اعصاب و روان، قلبی و تنفسی، گوارشی و شنوایی گشته، ولی تاثیری روی حساسیت های پوستی نداشته است.
    کلیدواژگان: میدان مغناطیسی، اثرات مواجهه، اختلالات اعصاب وروان، اختلالات قلبی و تنفسی، اختلالات دستگاه گوارشی، اختلالات شنوایی
  • سمیه غلامی، علیرضا کمالی اصل، سیدمحمود رضا آقامیری، محمود الله وردی صفحه 57
    مقدمه
    گاما نایف سیستمی است که اساسا جهت درمان تومورهای مغزی طراحی شده است سیستم گاما-نایف دارای201 چشمه کبالت-60 می باشد که با بهره گیری از پرتوهای کانونی شده، آرایه ای از چشمه های رادیواکتیو و هدایت آنها به سمت تومور مغزی، به درمان تومور می پردازد در حالیکه حداکثر دوز به تومور وحداقل آن به بافت سالم اطراف تومور می رسد.
    مواد و روش ها
    در کار حاضر سیستم گاما-نایف مدل C توسط کد MCNP4c شبیه سازی و پیاده سازی شده است و پروفایل دوز در راستای x،y و z بدست آمده است. مقادیر محاسبه شده درشبیه سازی و نتایج تجربی گزارش داده شده توسط محققین دیگر، با هم مقایسه شده است. در ادامه از فانتوم های معادل بافت مغز، دیجیتال ZUBAL استفاده گردید و نحوه توزیع دوز در کولیماتورهای مختلف در فانتوم آب و دیجیتال با یکدیگر مقایسه شد.
    نتایج
    مقایسه بین مقدار دوز حاصل در شبیه سازی و دوز محاسبه شده در روش تجربی، توافق خوبی را بین نتایج تجربی و داده های شبیه سازی، نشان می دهد. نتایج حاصله در استفاده از فانتوم دیجیتال نشان دهنده سهم بالای استخوان جمجمه در جذب و پراکندگی پرتو است.
    بحث و نتیجه گیری
    توجه به اجزاء و مواد مختلف مغز، ما را به سمت بهبود کیفیت طراحی درمان سوق می دهد.کار حاضر در زمینه اندازه گیری دوز جذبی و ارتقاء روش طراحی درمان در ساختار مغز در گاما نایف رادیو سرجری است.
    کلیدواژگان: گامانایف، فانتوم دیجیتال، دوز، تومور مغزی، شبیه سازی، MCNP
  • ایمان محمد رضازاده، سید محمد فیروزآبادی، هوشنگ هو، سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی صفحه 65
    مقدمه
    سیگنالهای بیوپتانسیل صورت کاربردهای مختلفی در واسط های انسان – ماشین جهت افزودن توانایی و کارایی سیستم های توان بخشی و توان افزایی در سطح جهان دارند. نکته مهم در ثبت و برداشت سیگنال بیوالکتریکی صورت نحوه الکترودگذاری روی آن است. در این مقاله جایگاه هندسی الکترودگذاری برای اخذ بهتر و با کیفیت بالا جهت پردازش و استخراج حالات مختلف (ژست) صورت شبیه سازی و بررسی شده است و سپس نتایج آن با آزمایش بالینی مورد ارزیابی کمی قرار گرفته است.
    مواد و روش ها
    بررسی و تعیین جایگاه هندسی الکترودهای ثبات به دو شیوه قابل انجام است. در روش اول که بر اساس آزمایشات بالینی است صحت نحوه الکترود گذاری با انجام آزمایش و ثبت سیگنال و بررسی کمی نتایج بررسی قرار می گیرد. در روش دوم که به شکل نظری می باشد با استفاده از مدلسازی و شبیه سازی، نحوه برداشت سیگنال و ماهیت اطلاعاتی آن ارزیابی می شود. در این مقاله با ترکیب دو روش اشاره شده ابتدا با شبیه سازی مکان مناسب الکترودگذاری پیشنهاد شده بررسی و سپس نتایج این الکترودگذاری با آزمایش بالینی روی 7 فرد سالم مورد آنالیز قرار می گیرد. برای رسیدن به این منظور پس از الکترود گذاری روی صورت به روش پیشنهادی، سیگنالهای فعالیت الکتریکی عضلات (EMG)، فعالیت الکتریکی حرکت چشم ((EOG، وفعالیت الکتریکی مغز (EEG) با استفاده از فیلتر باترورث از صورت استخراج شده و ویژگی RMS آنها در پنجره های 256 میلی ثانیه بدست می آید. سپس با استفاده از روش خوشه بندی Subtractive Fuzzy C-Means (SFCM) 8 کلاس محتلف حرکت مختلف صورت (اخم، خنده، نیش خند به راست و چپ، حرکت چشم ها به راست و چپ و بالا و پایین) طبقه بندی می شوند.
    نتایج
    با توجه به نحوه الکترودگذاری پیشنهادی و شبیه سازی تاثیر دو قطبی الکتریکی روی الکترودهای سطحی با انجام آزمایش بالینی نشان داده شد که طبقه بندی کننده SFCM قابلیت تشخیص حرکات اشاره شده در بالا را با دقت میانگین 5/94% برای7 نفر داوطلب مورد آزمایش دارد. بنابراین نتایج بدست آمده تاییدی بر فرضهای اولیه و شبیه سازی های مربوط به آن بوده است.
    بحث و نتیجه گیری
    با توجه آزمایشات مشخص شد که این نحوه الکترودگذاری با توجه به تعداد الکترودها و تعداد حرکات تشخیص داده شده کاراست. در ضمن اطلاعات استخراج شده دارای محتوی اطلاعاتی بالایی[1] هستند و از این رو الکترود گذاری پیشنهادی می تواند بستری برای طراحی یک واسط انسان- ماشین[2] دقیق و مقاوم[3]در آینده باشد.
    کلیدواژگان: هندسه جاگذاری الکترود[4]، سیگنالهای بیوپتانسیل صورت، حرکت های صورت، روش فازی کاهشی [5]C، Means (SFCM)، واسط انسان، ماشین
  • میکائیل ملازاده، محمود الهوردی، طیب الهویردی پورفلاح، نادر ریاحی عالم، محمدرضا آی صفحه 81
    مقدمه
    فیلم های گا ف کرومیک EBT از پیشرفته ترین و جدیدترین فیلم های موجود برای ارزیابی سیستم های طراحی درمان می باشند. قدرت تفکیک بالا، وابستگی انرژی پایین و معادل بافت بودن شان آنها را برای اندازه گیری توزیع دوز در پرتودرمانی مناسب ساخته است. این مطالعه به منظور ارزیابی پارامترهای دوزیمتریک سیستم طراحی درمان RtDosePlanهمچون منحنی های درصد دوز عمقی، پروفایل های جانبی پرتو و منحنی های همدوز، که در فانتوم آب با استفاده از فیلم رادیوکرومیک EBT و شبیه سازی مونت کارلو(EGSnrc) انجام شده، طراحی گردیده است.
    مواد و روش ها
    اسکنر رنگی Microtek به عنوان سیستم دیجیتال کننده فیلم انتخاب شد، که پاسخ فیلم در کانال قرمز استخراج و برای آنالیز استفاده شد. منحنی کالیبراسیون فیلم با بکارگیری تکه های فیلم پرتودهی شده با دوزهای مشخص استخراج گردید. فیلم درون فانتوم به موازات محور مرکزی پرتو جایگذاری و در شرایط استاندارد (میدان10×10 سانتیمتر مربع، فاصله تا سورس80 سانتیمتر) با ماشین کبالت-60 تحت تابش قرار گرفت. کدهای BEAMnrc و DOSXYZnrc برای شبیه سازی ماشین کبالت-60 و استخراج فانتوم بر پایه وکسل استفاده شدند. داده های فانتوم با استفاده از فایلهای دایکام حاصله از تصویر CT به سیستم طراحی درمانRtDosePlan انتقال داده شدند.
    نتایج
    DTA (فاصله تا توافق) و DD (اختلاف دوز) مابین پیش بینی سیستم طراحی درمان، اندازه گیری و محاسبات مونت کارلو همگی داخل ملاک پذیرش بودند (درون 3%DD= و3 DTA= میلیمتر).
    نتیجه گیری
    این مطالعه نشان داد که فیلم EBT ابزار مناسبی برای ارزیابی دوبعدی توزیع دوز در سیستم های طراحی درمان است. علاوه بر این، نتیجه گیری شد که شبیه سازی مونت کارلو با کد BEAMnrc پتانسیل مناسبی برای ارزیابی توزیع دوز دارد.
    کلیدواژگان: ارزیابی سیستم طراحی درمان، رادیوکرومیک فیلم دوزیمتری، اسکنر مسطح، مونت کارلو، توزیع دوز
|
  • Hamidreza Baghani, Seyed Mahmoodreza Aghamiri, Hossein Gharaati, Seyed Rabie Mahdavi Page 1
    Introduction
    Orthogonal radial fields are those in which the central axes are perpendicular to each other. An example of these orthogonal fields is the set of craniospinal orthogonal fields that are used for radiotherapy of medulloblastoma. Craniospinal radial fields consist of two parallel-opposed fields for brain exposure and one or two posterior spinal fields for spinal cord exposure. The main problem in using these combinative fields is the overlap of radial fields, where they adjoin. Therefore, adjusting radial fields in craniospinal radiotherapy is of remarkable significance and can outstandingly affect the reduction of the side effects due to radiotherapy. In doing so, two different setups were used for craniospinal radiotherapy, and by using dosimetry in each adjustment in the junction region between brain and upper spine fields and in organs at risk, the results of the two adjustments were compared.
    Materials And Methods
    Each one of these two setups was separately performed on a Rando phantom. In the first setup, the arrangement of radial fields was performed without the rotation of the treatment bed and the collimators of the brain fields. In the second setup, the arrangement of radial fields was performed using the rotation of the treatment bed and the collimators of brain fields. For dosimetry, GR-200 TLDs were used. For radiotherapy, a varian linac (2100 C/D Model) was used.
    Results
    The results of dosimetry in the brain CTV, junction of brain and upper spine fields, thyroid and heart in the first setup were equal to 105, 168, 46 and 44 cGy, respectively, and in second setup, 106, 140, 48 and 44 cGy, respectively. Absorbed dose to the testes in both setups was negligible. Discussion and
    Conclusion
    The results of dosimetry in both setups showed that angling the bed and the collimators for the brain fields prevents the overlap of radial fields and reduces the side effects due to radiotherapy.
  • Mohammad Taghi Bahreyni Toossi, Jalil Pirayesh Islamian, Mahdi Momennezhad, Seyed Rasoul Zakavi, Ramin Sadeghi, Ljungberg M Page 9
    Introduction
    In Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT), the projection data used for image reconstruction are distorted by several factors, including attenuation and scattering of gamma rays, collimator structure, data acquisition method, organ motion, and washout of radiopharmaceuticals. All these make reconstruction of a quantitative SPECT image very difficult. Simulation of a SPECT system is a convenient method to assess the impact of these factors on the image quality.
    Materials And Methods
    The SIMIND Monte Carlo program was employed to simulate a Siemens E.CAM SPECT system. Verification of the simulation was performed by comparing the performance parameters of the system. The verified system was used for SPECT simulations of homogenous and inhomogeneous voxelized phantoms in conjugation with hardware modifications. The resulting data were compared with those obtained from the simulated system without any modifications. Image quality was assessed by comparing the Structural SIMularity index (SSIM), contrast, and resolution of images.
    Results
    The energy spectra acquired from both simulated and real SPECT systems demonstrated similar energy peak regions. The resulting full-widths-at-half-maximums were 13.92 keV for the simulation and 13.58 keV for experimental data, corresponding to energy resolutions of 9.95% and 9.61%, and with calculated sensitivities of 85.39 and 85.11 cps/MBq, respectively. Better performance parameters were obtained with a hardware-modified system constructed using a 0.944 cm thickness NaI(Tl) crystal covered by a layer of 0.24 cm aluminum, a slat of 4.5 cm Pyrex as a backscattering medium, and a parallel hole collimator of Pb-Sb alloy with 2.405 cm thickness.
    Conclusion
    The modeling of a Siemens E.CAM SPECT system was performed with the SIMIND Monte Carlo code. Results obtained with the code are in good agreement with experimental results. The findings demonstrate that the proposed hardware modifications in the system appear to be suitable for further improvement of the performance parameters of the system, indicating that future investigations can be conducted on using the system for supplementary studies on image improvement in the field of nuclear medicine.
  • Mostafa Charmi, Ali Mahlooji Far Page 21
    Introduction
    Appropriate definition of the distance measure between diffusion tensors has a deep impact on Diffusion Tensor Image (DTI) segmentation results. The geodesic metric is the best distance measure since it yields high-quality segmentation results. However, the important problem with the geodesic metric is a high computational cost of the algorithms based on it. The main goal of this paper is to assess the possible substitution of the geodesic metric with the Log-Euclidean one to reduce the computational cost of a statistical surface evolution algorithm.
    Materials And Methods
    We incorporated the Log-Euclidean metric in the statistical surface evolution algorithm framework. To achieve this goal, the statistics and gradients of diffusion tensor images were defined using the Log-Euclidean metric. Numerical implementation of the segmentation algorithm was performed in the MATLAB software using the finite difference techniques.
    Results
    In the statistical surface evolution framework, the Log-Euclidean metric was able to discriminate the torus and helix patterns in synthesis datasets and rat spinal cords in biological phantom datasets from the background better than the Euclidean and J-divergence metrics. In addition, similar results were obtained with the geodesic metric. However, the main advantage of the Log-Euclidean metric over the geodesic metric was the dramatic reduction of computational cost of the segmentation algorithm, at least by 70 times.Discussion and
    Conclusion
    The qualitative and quantitative results have shown that the Log-Euclidean metric is a good substitute for the geodesic metric when using a statistical surface evolution algorithm in DTIs segmentation.
  • Hassan Ranjbar, Mojtaba Shamsaei Zafarqandi, Mahammad Reza Ghasemi Page 41
    Introduction
    Secondary radiation such as photoelectrons, Auger electrons and characteristic radiations cause a local boost in dose for a tumor when irradiated with an external X-ray beam after being loaded with elements capable of activating the tumor, e.g.; I and Gd.
    Materials And Methods
    In this investigation, the MCNPX code was used for simulation and calculation of dose enhancement factor for a tumor loaded with activating elements. The designed model comprised the X-ray source, phantom (target tissue and loaded tumor with activating agent), detector, interactions modeling and results. The source was defined as monochromatic and plane surface situated at 50 cm (z = 50). Phantom geometry was a 10 × 10 × 10 cm3 cube centered at (0, 0, 0) with a 2.2 × 2.2 × 2.2 cm3 cubic tumor with a center located at 3 cm depth inside the phantom
    Results
    Dose enhancement factor and optimum energy in radiotherapy are evaluated using the photon activation therapy method. Result show that the dose enhancement factor increases with activating concentration in the tumor. The maximum dose enhancement factor for iodine in the tumor occurs for photons in the energy range of 50-60 keV. Dose uniformity is less for lower energy photons within the activated region inside the tumor. Results indicate that the dose enhancement factor varies linearly with the activating concentration agent.Discussion and
    Conclusion
    In this study, the obtained results point out a considerable enhancement in dose in the presence of activating agents in the tumor regions.
  • Mahdieh Sharifi Fard, Parvin Nasiri, Mohammad Reza Monazzam Page 49
    Introduction
    Recent industrial developments in human societies have caused rapid advancements in technologies of production and distribution of electricity, which in turn result in enhancement of power networks and utilization of high voltages. These networks and the high voltages in transfer lines cause the exposure to electric and magnetic fields. In this study, the situation regarding the magnetic fields from high-voltage (230 kV) substations in Tehran was investigated.
    Material And Methods
    In this study, 8 high-voltage (230 kV) substations were selected (Shous, Shahid Firouzi, Ozgol, Kan, Tehranpars, Azadegan, Ghorkhane and Besat substations). The premises of each substation was divided into some stations and measurements were done in each one. Measurements were done according to the IEEE std 644-1994 Standard in a way that the device, specifically its probe, was kept at a height of 1 meter above the ground surface. Then, we tried to examine the probable effects of exposure to magnetic fields through the Essex questionnaire, with Cronbach coefficient of 94%, completed by the employees of the substations. These questionnaires were completed by substation operators as an exposed group (36 persons) and the employees of the office section of the Tehran regional electric company as a witness group (32 persons).
    Results
    The measured density in none of the stations exceeded the standard limits of the International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. With regard to the questionnaire results about mental and neurological, cardiac and respiratory, and gastrointestinal and auditory disorders, we observed significant differences between witness and exposed groups, however, regarding skin allergies, there was no significant difference.
    Conclusion
    Among all control rooms, the highest measured magnetic field was 6.9 mG in the Ozgol Substation Control Room and the lowest was 2 mG in the post of Shahid Firouzi. The control room of Ozgol substation is located on the second floor and bus-bars are located at a short distance from the eastern window, so the highest recorded magnetic field was measured in that control room. Among all switchgear parts, the highest field of 91.5 mG was measured in the Kan substation. In spite of accordance of the magnetic fields with the standards (based on measurements), it can be seen that exposure to magnetic fields at high-voltage (230 kV) substations causes the intensification of neurological and mental, cardiac and respiratory, gastrointestinal and auditory disorders but it has no effect on skin allergies
  • Somayeh Gholami, Alireza Kamali Asl, Seyed Mahmood Aghamiri, Mahmood Allahverdi Page 57
    Introduction
    Gamma Knife is an instrument specially designed for treating brain disorders. In Gamma Knife, there are 201 narrow beams of cobalt-60 sources that intersect at an isocenter point to treat brain tumors. The tumor is placed at the isocenter and is treated by the emitted gamma rays. Therefore, there is a high dose at this point and a low dose is delivered to the normal tissue surrounding the tumor.
    Material And Method
    In the current work, the MCNP simulation code was used to simulate the Gamma Knife. The calculated values were compared to the experimental ones and previous works. Dose distribution was compared for different collimators in a water phantom and the Zubal brain-equivalent phantom. The dose profiles were obtained along the x, y and z axes.
    Result
    The evaluation of the developed code was performed using experimental data and we found a good agreement between our simulation and experimental data.
    Discussion
    Our results showed that the skull bone has a high contribution to both scatter and absorbed dose. In other words, inserting the exact material of brain and other organs of the head in digital phantom improves the quality of treatment planning. This work is regarding the measurement of absorbed dose and improving the treatment planning procedure in Gamma-Knife radiosurgery in the brain.
  • Iman Mohammad Rezazadeh, Seyed Mohammad Firoozabadi, Huosheng Hu, Mohammad Reza Hashemi Golpayegani Page 65
    Introduction
    Today, facial bio-potential signals are employed in many human-machine interface applications for enhancing and empowering the rehabilitation process. The main point to achieve that goal is to record appropriate bioelectric signals from the human face by placing and configuring electrodes over it in the right way. In this paper, heuristic geometrical position and configuration of the electrodes has been proposed for improving the quality of the acquired signals and consequently enhancing the performance of the facial gesture classifier.
    Materials And Methods
    Investigation and evaluation of the electrode's proper geometrical position and configuration can be performed using two
    Methods
    clinical and modeling. In the clinical method, the electrodes are placed in predefined positions and the elicited signals from them are then processed. The performance of the method is evaluated based on the results obtained. On the other hand, in the modeling approach, the quality of the recorded signals and their information content are evaluated only by modeling and simulation. In this paper, both methods have been utilized together. First, suitable electrode positions and configuration were proposed and evaluated by modeling and simulation. Then, the experiment was performed with a predefined protocol on 7 healthy subjects to validate the simulation results. Here, the recorded signals were passed through parallel butterworth filter banks to obtain facial EMG, EOG and EEG signals and the RMS features of each 256 msec time slot were extracted. By using the power of Subtractive Fuzzy C-Mean (SFCM), 8 different facial gestures (including smiling, frowning, pulling up left and right lip corners, left/right/up and down movements of the eyes) were discriminated.
    Results
    According to the three-channel electrode configuration derived from modeling of the dipoles effects on the surface electrodes and by employing the SFCM classifier, an average 94.5% discrimination ratio was obtained. The results can validate our hypothesis and the simulation results too.Discussion and
    Conclusion
    Based on the obtained results, it is clear that our proposed electrode configuration and placement is an efficient method which can be used for further applications such as designing and implementing a robust human-machine interface.
  • Micaeil Mollazadeh, Mahmoodallahverdil, Tayyeb Allahverdi Pourfallah, Nader Riahi Alam, Mohammadreza Ay Page 81
    Introduction
    GafChromic EBT films are one of the self-developing and modern films commercially available for dosimetric verification of treatment planning systems (TPSs). Their high spatial resolution, low energy dependence and near-tissue equivalence make them suitable for verification of dose distributions in radiation therapy. This study was designed to evaluate the dosimetric parameters of the RtDosePlan TPS such as PDD curves, lateral beam profiles, and isodose curves measured in a water phantom using EBT Radiochromic film and EGSnrc Monte Carlo (MC) simulation.Methods and Materials: A Microtek color scanner was used as the film scanning system, where the response in the red color channel was extracted and used for the analyses. A calibration curve was measured using pieces of irradiated films to specific doses. The film was mounted inside the phantom parallel to the beam's central axis and was irradiated in a standard setup (SSD = 80 cm, FS = 10×10 cm2) with a 60Co machine. The BEAMnrc and the DOSXYZnrc codes were used to simulate the Co-60 machine and extracting the voxel-based phantom. The phantom's acquired CT data were transferred to the TPS using DICOM files.
    Results
    Distance-To-Agreement (DTA) and Dose Difference (DD) among the TPS predictions, measurements and MC calculations were all within the acceptance criteria (DD=3%, DTA=3 mm).
    Conclusion
    This study shows that EBT film is an appropriate tool for verification of 2D dose distribution predicted by a TPS system. In addition, it is concluded that MC simulation with the BEAMnrc code has a suitable potential for verifying dose distributions.