مجله فیزیک پزشکی ایران
سال:1389 | دوره:7 | شماره:2 (پیاپی 27) |تعداد مقالات:9

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. مساله 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 روشها: 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 2100C/D 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.

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، ساختار همخط ساز، شیوه پردازش داده ها، حرکت بیمار و نحوه 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 تاثیر این عوامل در کیفیت تصویرفراهم می کند.مواد و روشها: ابتدا از برنامه 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 و ناهمگن و کسلی همراه با تغییرات سخت افزاری دربخش های کریستال و روکش محافظ آشکارساز، مجموعه مواد پشت آشکارساز و همچنین 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 فضایی تصویر ارزیابی شد.نتایج: طیف های انرژی حاصل از دو سیستم واقعی و شبیه سازی شده، نواحی پیک طیفی مشابهی را نشان دادند. مقادیر پهنای طیف انرژی در نصف حداکثر ارتفاع (FWHM) برای سیستم های واقعی و شبیه سازی شده به ترتیب:13.58  و 13.92 کیلو الکترون ولت، همچنین تفکیک انرژی به ترتیب 9.61 و 9.95 درصد و حساسیت سیستم ها 85.11 85.39 به واحد cps/MBq بدست آمد. سیستم شبیه سازی شده با تغییرات سخت افزاری شامل یک کریستال آشکارساز از جنس NaI(Tl) به ضخامت 944/0 سانتیمتر، روکش آلومینیومی به ضخامت 24/0 سانتیمتر، لایه ای 4.5 سانتیمتری از پیرکس به عنوان ماده پشت کریستال و همخط ساز موازی از جنس آلیاژ سرب- تنگستن باضخامت 2.405 سانتیمتر پارامترهای عملکردی بهتری را درمقایسه با سیستم بدون تغییر ارایه 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 موثری ایفا کند. اکنون این سیستم می تواند در انجام بررسی های تکمیلی بهینه سازی تصاویر پزشکی هسته ای مورد استفاده قرار داده شود.

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 روشها: 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.

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 روشها: 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 50z= 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 کیلو الکترون 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.

مقدمه: در چند سال اخیر پیشرفتهای 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 میکنند. در این مطالعه وضعیت پست های 230 کیلو ولت شهر تهران مورد بررسی قرار گرفته است.مواد و روشها: 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 مسوولین 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 پرتو های غیر یونساز 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 6.9 میلی 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 سوییچگیر نیز بیشترین مقدار میدان مربوط به پست کن با 91.5 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.

مقدمه: گاما نایف سیستمی است که اساسا جهت درمان تومورهای مغزی طراحی شده است سیستم گاما - نایف دارای 201 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 و حداقل آن به بافت سالم اطراف تومور می رسد.مواد و روشها: 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 اجزا و مواد مختلف مغز، ما را به سمت بهبود کیفیت طراحی درمان سوق می دهد. کار حاضر در زمینه اندازه گیری دوز جذبی و ارتقا روش طراحی درمان در ساختار مغز در گاما نایف رادیو سرجری است.

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 روشها: 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) ، و فعالیت 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 (SFCM) Subtractive Fuzzy C-Means 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 94.5% برای 7 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 هستند و از این رو الکترودگذاری پیشنهادی می تواند بستری برای طراحی یک واسط انسان- ماشین دقیق و مقاوم در آینده باشد.

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 روشها: 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 تاتوافق) و DD 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.