دوره 33، شماره 333: هفته اول تیر ماه 1394:631-642

طراحی و ساخت فانتوم چهار بعدی ریه برای بررسی حرکت تومور در حین تنفس در پرتودرمانی با استفاده از تصویربرداری رزنانس مغناطیسی

زهرا اکملی , داریوش شهبازی گهرویی , محمدامین مصلح شیرازی , میلاد برادران قهفرخی , نادر فلاحیان , صادق شرکت

چکیده


مقدمه: مشخص کردن محل دقیق و صحیح تومور، یکی از مهم‌ترین الزامات پرتودرمانی است. اما تومورهای ریه به دلیل حرکت تنفسی، در یک مکان ثابت نیستند و در حین پرتودرمانی، جابه‌جا می‌شوند. با توجه به محدودیت‌های موجود در ارزیابی این حرکات، استفاده از فانتوم ریه در ارزیابی دقیق، سریع، آسان و ارزان این حرکات، می‌تواند مفید و کاربردی باشد. هدف از انجام این تحقیق، طراحی و ساخت یک فانتوم چهار بعدی ریه برای بررسی حرکت تومور در حین تنفس در پرتودرمانی بود.

روش‌ها: با قالب‌گیری از ریه‌ی طبیعی انسان، ریه‌ی مصنوعی از جنس سیلیکون ساخته شد. قفسه‌ی سینه از جنس پلکسی‌گلاس و به صورت دو جداره ساخته شد. فضای بین جداره‌ها از آب پرشد تا قدرت سیگنال MRI (Magnetic resonance imaging) افزایش یابد. کیسه‌ای نازک به حجم 5/1 لیتر از سیلیکون به عنوان دیافراگم مصنوعی ساخته شد و در قفسه‌ی سینه جای گرفت. برای شبیه‌سازی عمل دم و بازدم، از پمپ پیستونی و به منظور ایجاد حرکت رفت و برگشت، از موتور و گیربکس استفاده شد.

یافته‌ها: از سیلیکون برای ساخت ریه استفاده شد که نتایج تصویربرداری با دو روش CT scanning (Computerized tomography scanning) و MRI به خوبی تومور و ریه را نشان داد. قسمت‌های مکانیکی و الکتریکی به فانتوم اضافه شدند؛ به گونه‌ای که طبق ورودی در هر 5/0 ثانیه یک بار فانتوم متوقف و تصویربرداری انجام شد تا در مدت 5 ثانیه سیکل تنفسی، 10 تصویر CT و MRI حاصل شود. این فانتوم، سیکل تنفسی ریه و جابه‌جایی تومور را به خوبی نشان داد.

نتیجه‌گیری: در این تحقیق، فانتوم مدل سیلیکونی ریه با قابلیت شبیه‌سازی حرکت ریه‌ی طبیعی انسان با 7 تومور درون آن برای ارزیابی حرکت ریه در حین پرتودرمانی ساخته شد.


واژگان کلیدی


فانتوم متحرک؛ تصویربرداری رزنانس مغناطیسی؛ رادیوتراپی؛ ریه

تمام متن:

PDF

مراجع


Nioutsikou E, Seppenwoolde Y, Symonds-Tayler JR, Heijmen B, Evans P, Webb S. Dosimetric investigation of lung tumor motion compensation with a robotic respiratory tracking system: an experimental study. Med Phys 2008; 35(4): 1232-40.

Ackerley EJ, Cavan AE, Wilson PL, Berbeco RI, Meyer J. Application of a spring-dashpot system to clinical lung tumor motion data. Med Phys 2013; 40(2): 021713.

Al-Mayah A, Moseley J, Velec M, Brock KK. Sliding characteristic and material compressibility of human lung: parametric study and verification. Med Phys 2009; 36(10): 4625-33.

Keall P. 4-dimensional computed tomography imaging and treatment planning. Semin Radiat Oncol 2004; 14(1): 81-90.

Sharp GC, Jiang SB, Shimizu S, Shirato H. Prediction of respiratory tumour motion for real-time image-guided radiotherapy. Phys Med Biol 2004; 49(3): 425.

Shih HA, Jiang SB, Aljarrah KM, Doppke KP, Choi NC. Internal target volume determined with expansion margins beyond composite gross tumor volume in three-dimensional conformal radiotherapy for lung cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004; 60(2): 613-22.

Shahbazi-Gahrouei D, Gookizadeh A, Abdollahi M. Comparison of conventional radiotherapy techniques with different energies in treating prostate cancer, employing a designed pelvis phantom. Journal of Medical Sciences 2008; 8(4): 429-32.

Vedam SS, Keall PJ, Docef A, Todor DA, Kini VR, Mohan R. Predicting respiratory motion for four-dimensional radiotherapy. Med Phys 2004; 31(8): 2274-83.

Chen QS, Weinhous MS, Deibel FC, Ciezki JP, Macklis RM. Fluoroscopic study of tumor motion due to breathing: facilitating precise radiation therapy for lung cancer patients. Med Phys 2001; 28(9): 1850-6.

Plathow C, Fink C, Ley S, Puderbach M, Eichinger M, Zuna I, et al. Measurement of tumor diameter-dependent mobility of lung tumors by dynamic MRI. Radiother Oncol 2004; 73(3): 349-54.

Shirato H, Seppenwoolde Y, Kitamura K, Onimura R, Shimizu S. Intrafractional tumor motion: lung and liver. Semin Radiat Oncol 2004; 14(1): 10-8.

Low DA, Nystrom M, Kalinin E, Parikh P, Dempsey JF, Bradley JD, et al. A method for the reconstruction of four-dimensional synchronized CT scans acquired during free breathing. Med Phys 2003; 30(6): 1254-63.

Vedam SS, Keall PJ, Kini VR, Mostafavi H, Shukla HP, Mohan R. Acquiring a four-dimensional computed tomography dataset using an external respiratory signal. Phys Med Biol 2003; 48(1): 45-62.

Biederer J, Heller M. Artificial thorax for MR imaging studies in porcine heart-lung preparations. Radiology 2003; 226(1): 250-5.

Nioutsikou E, Richard NS-T, Bedford JL, Webb S. Quantifying the effect of respiratory motion on lung tumour dosimetry with the aid of a breathing phantom with deforming lungs. Phys Med Biol 2006; 51(14): 3359-74.

Kashani R, Lam K, Litzenberg D, Balter J. Technical note: a deformable phantom for dynamic modeling in radiation therapy. Med Phys 2007; 34(1): 199-201.

Chang J, Suh TS, Lee DS. Development of a deformable lung phantom for the evaluation of deformable registration. J Appl Clin Med Phys 2010; 11(1): 3081.

Swailes NE, MacDonald ME, Frayne R. Dynamic phantom with heart, lung, and blood motion for initial validation of MRI techniques. J Magn Reson Imaging 2011; 34(4): 941-6.




Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 Unported License which allows users to read, copy, distribute and make derivative works for non-commercial purposes from the material, as long as the author of the original work is cited properly.