طراحی و ساخت فانتوم انسان‌نما با استفاده از سی‌تی اسکن یک بیمار خاص برای استفاده در مطالعات دزیمتری سی‌تی اسکن

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه فیزیک و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی و کمیته‌ی تحقیقات دانشجویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 استادیار، گروه فیزیک و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

3 استاد، گروه فیزیک و مهندسی پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

4 دستیار، گروه رادیوتراپی و آنکولوژی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه: اندازه‌گیری دز ارگان در رادیولوژی تشخیصی و رادیوتراپی اهمیت بسیار زیادی دارد. به دلیل محدودیت اندازه‌گیری دز بر روی بیماران، بدین منظور از فانتوم‌های ساخته شده استفاده می‌شود. یکی از انواع مهم این فانتوم‌ها، فانتوم‌های انسان‌نما می‌باشد. این مقاله، گزارشی از ساخت یک فانتوم انسان‌نما، با هدف استفاده در مطالعات دزیمتری در سی‌تی اسکن است.روش‌ها: برای ساخت این فانتوم، از چند ماده‌ی مختلف برای تطابق بافت نرم و استخوان استفاده شد. برای بافت نرم، پرسپکس و برای بافت استخوان سخت، از ترکیبی استفاده شد که پایه‌ی آن پلی‌یورتان بود. طراحی سه بعدی فانتوم با استفاده از نرم‌افزارهای بسیار دقیقی صورت گرفت؛ به طوری که، محل‌های آناتومیک به دقت با استفاده از سی‌تی اسکن بیمار بر روی فاتنوم نهایی مدل سازی شد.یافته‌ها: با استفاده از سی‌تی اسکن فانتوم، اعداد هانسفیلد برای ماده‌ی معادل بافت نرم و استخوان به کار برده شده در این فانتوم به دست آمد. اعداد هانسفیلد به دست آمده، تطابق خوبی با اعداد هانسفیلد بافت نرم و بافت استخوانی بدن انسان داشت.نتیجه‌گیری: در این پروژه، طراحی فانتوم به صورتی ارایه شد که می‌توان با استفاده از آن، طراحی داخلی هر بیمار خاص را در یک فانتوم سه بعدی انجام و بازسازی کرد. روشی که برای ساخت این فانتوم استفاده شد، می‌تواند به طور کامل‌تر و گسترده‌تری در ساخت فانتوم‌های دیگر و نیز فانتوم کامل بدن مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and Construction of Anthropomorphic Phantom, Using a CT-Scan of a Particular Patient for CT-Scan Dosimetry Studies

نویسندگان [English]

  • Zahra Alirezaei 1
  • Keyvan Jabbari 2
  • Mohammad Bagher Tavakkoli 3
  • Tohid Dehghani 1
  • Hoda Mahdavi 4
1 MSc Student, Department of Medical Physics and Engineering AND student Research Committee, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 Assistant Professor, Department of Medical Physics and Engineering, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Professor, Department of Medical Physics and Engineering, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
4 Resident, Department of Radiotherapy, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: Organ dose measurements in diagnostic radiology and radiation therapy are extremely important. Due to some limitations on patient dose measurements, phantoms have been used for this goal. One of the most important types of phantoms, is anthropomorphic one. This report aimed at construction of an anthropomorphic phantom for application of dosimetry studies of CT-scans.Methods: To construct the phantom, several different materials were used for the adaptation of soft tissue and bone. Perspex was used for soft tissue a polyurethane-based mixture for compact bone tissue. Using highly detailed software, three-dimensional design of phantom was modeled; so that, anatomical segments of phantom were well adapted to CT-scan of the patient.Findings: Using the CT-scan of phantom, Hounsfield numbers of soft tissue and bone material used in the phantom were obtained. The obtained Hounsfield numbers had very good conformity with Hounsfield numbers of soft and bone tissues of the human body and confirmed the accuracy of the study.Conclusion: The project was presented in a way that it can be used to design any particular patient in a phantom with three-dimensional design. The method that was used to build the phantom can be more and more widely used in manufacturing other phantoms and also total human body phantom.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dosimetry
  • CT scan
  • Anthropomorphic phantom

مراجع

  1. Staton RJ, Jones AK, Lee C, Hintenlang DE, Arreola MM, Williams JL, et al. A tomographic physical phantom of the newborn child with real-time dosimetry. II. Scaling factors for calculation of mean organ dose in pediatric radiography. Med Phys 2006; 33(9): 3283-9.
  2. Kan MW, Leung LH, Wong W, Lam N. Radiation dose from cone beam computed tomography for image-guided radiation therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2008; 70(1): 272-9.
  3. Hurwitz LM, Yoshizumi TT, Goodman PC, Frush DP, Nguyen G, Toncheva G, et al. Effective dose determination using an anthropomorphic phantom and metal oxide semiconductor field effect transistor technology for clinical adult body multidetector array computed tomography protocols. J Comput Assist Tomogr 2007; 31(4): 544-9.
  4. He B, Du Y, Song X, Segars WP, Frey EC. A Monte Carlo and physical phantom evaluation of quantitative In-111 SPECT. Phys Med Biol 2005; 50(17): 4169-85.
  5. Winslow JF, Hyer DE, Fisher RF, Tien CJ, Hintenlang DE. Construction of anthropomorphic phantoms for use in dosimetry studies. J Appl Clin Med Phys 2009; 10(3): 2986.
  6. Shrimpton PC, Wall BF, Fisher ES. The tissue-equivalence of the Alderson Rando anthropomorphic phantom for x-rays of diagnostic qualities. Phys Med Biol 1981; 26(1): 133-9.
  7. Struelens L, Vanhavere F, Smans K. Experimental validation of Monte Carlo calculations with a voxelized Rando-Alderson phantom: a study on influence parameters. Phys Med Biol 2008; 53(20): 5831-44.
  8. Theodorakou C, Walker A, Horner K, Pauwels R, Bogaerts R, Jacobs R. Estimation of paediatric organ and effective doses from dental cone beam CT using anthropomorphic phantoms. Br J Radiol 2012; 85(1010): 153-60.
  9. Fisher RF, Hintenlang DE. Super-size me: adipose tissue-equivalent additions for anthropomorphic phantoms. J Appl Clin Med Phys 2014; 15(6): 5007.
  10. International Commission on Radiological Protection. Report on the Task Group on Reference Man. ICRP Publication 23. Oxford, UK: Pergamon Press; 1975.
  11. Nutton DH, Harris SJ. Tissue equivalence in neutron dosimetry. Phys Med Biol 1980; 25(6): 1173-80.
  12. Khan FM, Gibbons JP. Khan's the physics of radiation therapy. 5th ed. Philadelphia, PA: Lippincott Williams and Wilkins; 2014.
  13. Griffith R, Dean P, Anderson A, Fisher J. A tissue-equivalent torso phantom. For intercalibration of in-vivo, transuranic-nuclide counting facilities. Vienna, Austria: International Atomic Energy Agency; 1979. p. 493-503.
  14. White DR, Martin RJ, Darlison R. Epoxy resin based tissue substitutes. Br J Radiol 1977; 50(599): 814-21.
  15. Kinase S, Kimura M, Noguchi H, Yokoyama S. Development of lung and soft tissue substitutes for photons. Radiat Prot Dosimetry 2005; 115(1-4): 284-8.
  16. Traub RJ, Olsen PC, McDonald JC. The radiological properties of a novel lung tissue substitute. Radiat Prot Dosimetry 2006; 121(2): 202-7.
  17. Abuhaimed A, Martin CJ, Sankaralingam M, Gentle DJ. A Monte Carlo investigation of cumulative dose measurements for cone beam computed tomography (CBCT) dosimetry. Phys Med Biol 2015; 60(4): 1519-42.
  18. Hermida-Lopez M, Ludemann L, Fluhs A, Brualla L. Technical note: Influence of the phantom material on the absorbed-dose energy dependence of the EBT3 radiochromic film for photons in the energy range 3 keV-18 MeV. Med Phys 2014; 41(11): 112103.
  19. Torgersen GR, Hol C, Moystad A, Hellen-Halme K, Nilsson M. A phantom for simplified image quality control of dental cone beam computed tomography units. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol 2014; 118(5): 603-11.
  20. Berenjkoub N, Tavakoli MB, Jabbari K, Monadi Sh. Investigation of CT dose distributions with cylindrical PMMA phantoms. J Isfahan Med Sch 2015; 32(309): 1918-32. [In Persian].
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 33، شماره 323 - شماره پیاپی 323
فروردین و اردیبهشت 1394
صفحه 125-133

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 16 بهمن 1393
  • تاریخ بازنگری: 07 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار