طراحی، ساخت و ارزیابی نمونه‌ی اولیه‌ی سامانه‌ی لیزری شبیه‌ساز Computed Tomography (CT) در پرتودرمانی

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه بیوالکتریک، دانشکده‌ی فن‌آوری‌های نوین علوم پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

2 استاد، گروه بیوالکتریک، دانشکده‌ی فن‌آوری‌های نوین علوم پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

3 شرکت دانش‌بنیان بهیار صنعت سپاهان، شهرک علمی- تحقیقاتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه: هدف اساسی استفاده از شبیه‌ساز Computed tomography، همانندسازی نحوه‌ی وضعیت‌دهی بیمار در هنگام تصویربرداری و درمان می‌باشد. خطا در علامت‌گذاری، می‌تواند باعث ایجاد خطا در وضعیت‌دهی بیمار و ایجاد خطاهای بزرگ‌تر در تعیین محل تومور و طراحی درمان گردد. هدف از اجرای این مطالعه، طراحی و ساخت سامانه‌ی لیزری بود تا با استفاده از آن، میزان این خطاها به میزان زیادی کاهش یابد.روش‌ها: سامانه‌ی لیزری از سه بازوی مجزا تشکیل شده بود که هر کدام دارای یک لیزر ثابت و یک لیزر متحرک بودند. در بخش فوقانی هر بازو یک لیزر خطی ثابت با خط عمودی قرار داشت. در بخش دیگر بازو نیز لیزر خطی متحرک با خط افقی قرار داشت. این لیزر، بر روی یک ساختار مکانیکی ریلی داخل بازو به حرکت در می‌آمد. جابه‌جایی و موقعیت لیزر متحرک با استفاده از سیستم الکترونیکی کنترل شد. سیستم الکترونیکی نیز از نرم‌افزار بر پایه‌ی ویندوز فرمان می‌گرفت.یافته‌ها: در آزمایش انجام شده برای ارزیابی کارکرد، میزان صحت جابه‌جایی لیزرهای متحرک، ۷/۹۸ درصد و میزان دقت جابه‌جایی برای آن‌ها، ۱۲/۰ میلی‌متر به دست آمد.نتیجه‌گیری: در مطالعه‌ی حاضر، با استفاده از امکانات موجود، طراحی، ساخت و ارزیابی نمونه‌ی اولیه‌ی سامانه‌ی لیزری شبیه‌ساز CT محقق گردید. با توجه به بررسی‌های انجام شده، صحت تعیین نقطه‌ی ایزوسنتر در این سامانه ۵/۰ میلی‌متر می‌باشد که این مقدار، با توجه به استانداردهای موجود و نمونه‌های دیگر و کاربرد دستگاه، مقدار قابل قبولی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design, Development, and Evaluation of Prototype Computed Tomography (CT) Simulator Laser System in Radiotherapy

نویسندگان [English]

  • Sajjad Saadati-Rad 1
  • Alireza Mehri-Dehnavi 2
  • Navid Nejatbakhsh 3
  • Reza Hajian 3
1 MSc Student, Department of Biomedical Engineering, School of Advanced Medical Technology, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
2 Professor, Department of Biomedical Engineering, School of Advanced Medical Technology and Medical Image and Signal Processing Research Center, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran
3 Electronic Engineer, Behyaar Sanaat Sepahan, Isfahan Science and Technology Town, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Background: The main goal of using the computed tomography (CT) simulator is to assimilate the patient's positioning during imaging and treatment. Error in marking can lead to error in patient positioning, and create greater errors in determining the location of the tumor and the treatment planning. The purpose of this study was to design and develop laser system that can greatly reduce these errors.Methods: The laser system consisted of three separate arms that each of them had a fixed laser and a movable laser. In the upper part of each arm, there was a fixed linear laser with a vertical line. In the other part of the arm, there was also a moving linear laser with a horizontal line; this laser moved on the mechanical rail structure inside the arm. Movement and position of the laser was controlled by the electronic system; the electronic system also took order of the Windows-based software.Findings: In this trial for the performance evaluation, displacement accuracy of the movable lasers was 98.7%, and the displacement precision of them was 0.12 mm.Conclusion: In this study, using the available facilities, the goal of the study which was design, development, and evaluation the prototype of the CT simulator laser system was achieved. According to the results of this study, the accuracy of the isocentre point determination in this system was 0.5 mm, which is acceptable according to the existing standards, other similar devices, and device usage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Radiotherapy
  • Lasers
  • Computed X ray tomography
  • Health care quality assurance
  • Patient positioning

مراجع

  1. Yi lY, Qiang L. 3D CT simulation and treatment planning system for radiotherapy. Proceedings of International Conference on Information Acquisition, 2004 Jun 21-25; Hefei, China. p. 436-9.
  2. Aird EG, Conway J. CT simulation for radiotherapy treatment planning. Br J Radiol 2002; 75(900): 937-49.
  3. Mutic S, Palta JR, Butker EK, Das IJ, Huq MS, Loo LN, et al. Quality assurance for computed-tomography simulators and the computed-tomography-simulation process: report of the AAPM Radiation Therapy Committee Task Group No. 66. Med Phys 2003; 30(10): 2762-92.
  4. Mutic S. CT simulation refresher course [Online]. [cited 2011]; Available from: URL: https://www.aapm.org/meetings/2001am/pdf/7200-35328.pdf
  5. Levitt SH, Purdy JA, Perez CA, Vijayakumar S. Technical basis of radiation therapy: Practical clinical applications. 4th ed. New York, NY: Springer; 2006.
  6. Khan FM, Gibbons JP. The physics of radiation therapy. 5th ed. Philadelphia, PA: Lippincott Williams and Wilkins; 2014.
  7. Petschen I, Peez-Calatayud J, Tormo A, Lliso F, Badal MD, Carmona V, et al. Virtual simulation in radiation therapy planning. Report of five-year experience. Revista de Oncologia 2000; 2(4): 213-22.
  8. Pella A, Riboldi M, Tagaste B, Bianculli D, Desplanques M, Fontana G, et al. Commissioning and quality assurance of an integrated system for patient positioning and setup verification in particle therapy. Technol Cancer Res Treat 2014; 13(4): 303-14.
  9. Van Sornsen de Koste JR, de Boer HC, Schuchhard-Schipper RH, Senan S, Heijmen BJ. Procedures for high precision setup verification and correction of lung cancer patients using CT-simulation and digitally reconstructed radiographs (DRR). Int J Radiat Oncol Biol Phys 2003; 55(3): 804-10.
  10. Perez CA, Purdy JA, Harms W, Gerber R, Matthews J, Grigsby PW, et al. Design of a fully integrated three-dimensional computed tomography simulator and preliminary clinical evaluation. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1994; 30(4): 887-97.
  11. Ragan DP, He T, Mesina CF, Ratanatharathorn V. CT-based simulation with laser patient marking. Med Phys 1993; 20(2 Pt 1): 379-80.
  12. Nagata Y, Nishidai T, Abe M, Hiraoka M, Takahashi M, Fujiwara K, et al. Laser projection system for radiotherapy and CT-guided biopsy. J Comput Assist Tomogr 1990; 14(6): 1046-8.
  13. Nagata Y, Nishidai T, Abe M, Takahashi M, Okajima K, Yamaoka N, et al. CT simulator: A new 3-D planning and simulating system for radiotherapy: Part 2. clinical application. Int J Radiat Oncol Biol Phys 1990; 18(3): 505-13.
  14. Gangi A, Kastler B, Arhan JM, Klinkert A, Grampp JM, Dietemann JL. A compact laser beam guidance system for interventional CT. J Comput Assist Tomogr 1994; 18(2): 326-8.
  15. Strassmann G, Vacha P, Osterhaus T, Battmann A, Richter D, Nashwan K, et al. Evaluation of a laser system for CT software simulation (EXOMIO) in patients with breast cancer. Strahlenther Onkol 2004; 180(9): 597-600.
  16. Thomadsen BR. Principles in positioning cross-projecting lasers. Med Phys 1981; 8(3): 375-7.
  17. Conway J, Robinson MH. CT virtual simulation. Br J Radiol 1997; 70 Spec No: S106-S118.
  18. Bissonnette JP, Balter PA, Dong L, Langen KM, Lovelock DM, Miften M, et al. Quality assurance for image-guided radiation therapy utilizing CT-based technologies: a report of the AAPM TG-179. Med Phys 2012; 39(4): 1946-63.
  19. Miyabe Y, Sawada A, Takayama K, Kaneko S, Mizowaki T, Kokubo M, et al. Positioning accuracy of a new image-guided radiotherapy system. Med Phys 2011; 38(5): 2535-41.
  20. Mao W, Lee L, Xing L. Development of a QA phantom and automated analysis tool for geometric quality assurance of on-board MV and kV x-ray imaging systems. Med Phys 2008; 35(4): 1497-506.
مجله دانشکده پزشکی اصفهان
دوره 36، شماره 483 - شماره پیاپی 483
مرداد و شهریور 1397
صفحه 637-643

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 01 اردیبهشت 1397
  • تاریخ بازنگری: 11 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش: 17 فروردین 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار