odsumowanie Dokumentacja CT-SD CT-SD 16 16 (mgy/s) Central Point Method k=1,02 Time (s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10,2 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 198,5 Z-axis (mm) Dose (mgy) 42,88 (C2-C1) DLP (mgycm) 655 CTDIvol (mgy) 38,5 CTDI100 (mgy) 36,6 CTDIw (mgy) 37,3 FWHM (mm) 24,6 Scatter index 1,09 130/100 CT Dose Profiler k=ctdi w CTDI 100,c Dokładna Inteligentna Poręczna Szybka Dokładna Inteligentna Poręczna Szybka Dokładna Inteligentna Poręczna Szybka Dokładna In
Najczęściej zadawane pytania 1. Proszę o porównanie miernika CT Dose Profiler z komorą jonizacyjną DCT10? Największą różnicą między tymi dwoma miernikami jest to, że CT Dose Profiler jest detektorem ciała stałego a DCT10 jest standardową, ołówkową komorą jonizacyjną i dlatego całkowicie różnią się sposobem pomiaru promieniowania, które do nich dociera. Komora DCT10 nie mierzy dawki podczas osiowego skanu i dlatego nie może być używana do pomiaru dawki lub mocy dawki w punkcie. Normalnie, komora jest tylko częściowo napromieniowywana, i może mierzyć jedynie wiązkę o maksymalnej szerokości 100 mm (długość komory). Jest ona mniej czuła od detektora ciała stałego i trudniej przy jej pomocy uzyskać stabilne wartości, szczególnie przy użyciu fantomu tułowia. Standard CTDI oparty został o użycie komór jonizacyjnych i pomiar skanów osiowych, ale wykazano, że pomiary podczas skanu helikalnego przy użyciu detektorów punktowych również dają wymagane wartości CTDI. Pomiary za pomocą CT Dose Profiler dawki (lub mocy dawki) w miejscu lub podczas ruchu (używając przesuwu stołu) zdejmują profil dawki. Dlatego nie ma tu ograniczenia szerokości wiązki. Oprogramowanie wylicza również z tego profilu inne przydatne dane. Jesteśmy przekonani, że zwyczaj pomiaru CTDI jako parametru podstawowego stopniowo zaniknie, szczególnie dla nowych skanerów CT o szerokości wiązki powyżej 100 mm (a więc takiej, przy której komory jonizacyjna nie są w stanie zebrać kompletnego udziału dawki). 2. Jakie są różnice w procedurze pomiaru dawki CT za pomocą CT Dose Profiler a DCT10? Za pomocą CT Dose Profiler mierzy się podczas jednego skanu w trybie Helical (spiral) przy uzyciu standardowego protokołu klinicznego. Oprogramowanie wylicza CTDI vol i DLP oraz uzyskuje rzeczywisty profil dawki (można zobaczyć całkowitą dawkę, nawet poza oknem 100 mm). Z komorą DCT10, trzeba wykonać pięć skanów osiowych i ręcznie wyliczyć CTDI vol i DLP. Przy użyciu komory jonizacyjnej możliwe jest niedoszacowanie dawki, którą otrzyma pacjent. Nie można również zmierzyć czasu i szerokości wiązki, gdyż komora jonizacyjna nie zbiera informacji przestrzennych. CTDI 100 ze wszystkich pięciu pozycji fantomu i wylicza wartość średnią ważoną by uzyskać CTDI vol. "Metoda Punktu Centralnego" używa stałego stosunku (stałego dla każdego typu skanera CT i rozmiaru fantomu) CTDI w do CTDI 100. Oprogramowanie daje CTDI 100 w pozycji środkowej. Wartość ta jest następnie mnożona przez stały stosunek (współczynnik k) by uzyskać CTDI w i CTDI vol. Więcej na ten temat można przeczytać w instrukcji użytkownika detektora CT Dose Profiler. 4. Czy klient może dodać swoje własne dane do bazy danych tomografów w programie akwizycyjnym? Plik bazy danych CT może być aktualizowany/edytowany dla nowych modeli CT. Normalnie jest to wykonane przez producenta, firmę, przy każdej kolejnej aktualizacji oprogramowania. 5. Na ile istotny jest skład energetyczny wiązki gdy wykonuje się pomiary w powietrzu (free-in-air)? Przy wyborze jakości wiązki (lub najbliższej dostępnej jakości wiązki) wprowadzana jest korekcja energii dla detektora. Dla CT Dose Profiler wartość ta mieści się w 5% dla zakresu 60-150 kv dla zarejestrowanych RQR (kalibracji). 6. Jaki jest najlepszy sposób pomiaru, gdy skaner CT nie występuje w bazie danych? Należy wówczas wybrać skaner CT o podobnych parametrach (i zmienić jego nazwę). 7. Dlaczego jakość wiązki i współczynnik k zmieniają się dopiero po podwójnym kliknięciu na ustawienia bazy danych? Baza danych przypomina szablon i dlatego można jej użyć dla większej ilości kombinacji niż aktualna liczba wpisów w samej bazie danych. Jeśli podwójnie kliknie się na szablon z bazy danych, można zmieniać nazwę i inne parametry z wyłączeniem jakości wiązki oraz współczynnika k, gdyż używane są one do wyliczenia właściwej wartości dawki. Po zapisaniu pomiaru, program użyje współczynnika z bazy danych CT następnym razem, gdy plik ten będzie odczytywany i użyje tej samej korekty ponownie, nawet jeśli wybierze się swoją własną nazwę systemu CT. 3. Jakie są różnice między pomiarem CTDI vol z użyciem pięciu pozycji fantomu (A, B, C, D, E) a użyciem metody punktu centralnego tylko w punkcie A? W procedurze standardowej, oprogramowanie używa
1. Wprowadzenie Technika użycia detektorów ciała stałego do pomiarów dawki w skanerach CT jest stosunkowo nowa, dlatego konieczna jest jej weryfikacja. Raport ten jest podsumowaniem wyników pomiarów uzyskanych w porównaniu z dobrze znaną techniką (komora jonizacyjna). Detektory ciała stałego CT (CT Dose Profiler oraz starszy CT-SD16) produkowane przez firmę mogą zastąpić tradycyjne ołówkowe komory jonizacyjne. Dalej w raporcie te pierwsze będą określane jako sondy CT. 2. Porównanie profili dawek Wszystkie wartości mierzone sondą CT są wyprowadzone ze zmierzonego profilu dawki. Zakładając, że uzyskaliśmy prawidłowy profil dawki, możemy wnioskować, że wartości z niego wyprowadzone są również poprawne. 2.1 Sonda CT kontra TLD K. Perisinakis 1 porównał profile dawkek mierzone za pomocą sondy CT i macierzy TLD. Poniższe wykresy pochodzą z jego pracy. Mimo, że na wykresie z rys. 1 znajduje się mało punktów pomiarowych profile wykazują bardzo dobrą zgodność. Rys.1. Profile dawki w powietrzu określone przy użyciu macierzy TLD (linia ciągła) i detektora CT- SD16 (linia kropkowana). Użyto 120 kvp, małe ognisko i tryb skanu głowy. Podwójne linie pionowe pokazują nominalną szerokość wiązki 1. Rysunek 2 przedstawia typowe uzyskane profile dawki w powietrzu. Te profile również zawierają za mało punktów pomiarowych by pokazać profil w szczegółach. Liczby obok każdego profilu przedstawiają kolimację (ilość warstw pomnożona przez szerokość każdej warstwy). Rys.2. Profile dawki w powietrzu określone przy użyciu macierzy TLD przy 120 kv i wszystkich dostępnych kolimacjach wiązki. Podwójne linie pionowe pokazują nominalną szerokość wiązki 1.
Detektor półprzewodnikowy do CT Rysunek 3 pokazuje odpowiadający wykres w oprogramowaniu CT Dose Profile Analyzer. Tu profil reprezentuje 640 pomiarów. W tym przypadku kolimacja wynosiła 6 mm. Rys.3. Profil zmierzony oprogramowaniem CT Dose Profile Analyzer. Tu profil reprezentuje 640 punktów danych. Więcej na temat nowej cechy "Geometric efficiency" w instrukcji v4.0b. 2.2 Sonda CT kontra OSL Sposobem uzyskania profilu dawki wewnątrz fantomu jest zastosowanie dozymetru OSL. Ta sonda składa się z podłoża z naniesioną warstwą OSL umieszczonego wewnątrz światłoszczelnego cylindra. Cylinder ten można umieścić w fantomie CTDI. Wykonuje się pojedynczą ekspozycję ze stołem w pozycji stacjonarnej. Po ekspozycji próbka wraca do producenta, gdzie jest odczytywana za pomocą precyzyjnego lasera. Wynikiem jest cyfrowy profil promieniowania, który po scałkowaniu pozwoli określić CTDI1002. Występuje znakomita zgodność między profilami dawki generowanymi przez dozymetr OSL i detektor CT-SD16. Rys.4. Profile promieniowania mierzone dozymetrem OSL i CTSD16. Sondy umieszczone w powietrzu w izocentrum skanera CT (a). Sondy umieszczone w środku fantomu głowy CTDI (b)2. 2.3 Sonda CT kontra Lic W ramach badań weryfikacyjnych3, sonda CT została porównana z ciekłą komorą jonizacyjną (LIC). Komora ta jest w stanie mierzyć profile dawki i ma tą samą długość detektora (0,3mm) jak sonda CT. LIC i sonda CT zostały umieszczone w specjalnie zbudowanym fantomie PMMA o dł. 30 cm i średnicy 160 mm. Fantom umieszczono w powietrzu, patrz rys. 5. Rys.6. Profile dawki z LIC i sondy CT znormalizowane do wartości w piku o wartości 1. Rys.5. Sonda CT w fantomie głowy długości 30 cm umieszczonym poza stołem3. Dla każdego detektora przeprowadzono skan helikalny (spiralny). Dla łatwiejszego porównywania profili wartości dawki w piku zostały znormalizowane do 1, patrz: rysunek nr 6. Powierzchnia pod profilem dawki zebranym przez sondę CT była o 1% mniejsza od mierzonej LIC i profile dawki pokrywały się bardzo dobrze3.
3. Porównanie CTDI Kiedy dochodzi do porównania CTDI w (lub CTDI vol ) podawanych przez modalność CT (konsola) z odpowiadającymi wartościami mierzonymi sondą CT lub komorą jonizacyjną, w głowie rodzi się jedna myśl. Oczekuje się, że te wartości nie będą ze sobą w pełni zgodne. W normie IEC 60601-2-44 (2002) jast napisane, że "Wyświetlane wartości CTDI vol podawane przez producenta reprezentują model a nie wartości mierzone na konkretnym skanerze CT". 3.1 Sonda CT kontra komora jonizacyjna CT Podczas porównywania wartości CTDI zmierzonych sondą CT z wartościami zmierzonymi komorą jonizacyjną CT, należy uwzględnić dwie rzeczy. Dla tych, którzy używają pierwszej wersji sondy, CT-SD16, w oprogramowaniu musi być aktywowana korekcja zależności kątowej. W przeciwnym razie profil mierzonej dawki będzie za niski a w konsekwencji również wartości CTDI. Drugą sprawą jest fakt, że niektóre komory jonizacyjne wykazują zależność od energii, która w zakresie zmian kv podczas pomiaru fantomu CTDI nie jest płaska. Zależność energetyczna sondy CT jest automatycznie korygowana przez oprogramowanie. 3.2 Porównanie pomiarów W tabelach 1, 2 i 3 (poniżej) można zobaczyć wyniki kilku rzeczywistych pomiarów. Wartości te zebrali fizycy w Linkoeping University Hospital. CTDI vol mierzony był za pomocą CT-SD16 oraz CT Dose Profiler i był porównywany z wartością wyświetlaną na konsoli CT. Użyto skanera CT Simens Somatom Sensation Open. Pomiary przeprowadzono z użyciem fantomu tułowia z użyciem protokołu: "brzuch rutynowo". Ustawione wartości: 120 kv, 200 mas, czas rotacji lampy 1 sek, FOV tułowia. Siemens Somatom Sensation Open Kolimacja CT-SD16 CT Dose Profiler Wartości z konsoli CT 6 mm 14,0 14,2 18,22 12 mm 18,1 17,4 21,72 28.8 mm 17 16,5 17,94 Tabela 1. Porównanie CTDI vol (mgy) z CT-SD16, CT Dose Profilera i skanera CT. Pomiary z Linkoeping University Hospital. CTDI vol był również mierzony na GE Lightspeed Ultra z użyciem CT Dose Profilera i komory jonizacyjnej. Wartości te porównano z wartościami pokazywanymi przez konsolę CT. Pomiary przeprowadzono w fantomie głowy z protokołem "głowa rutynowo". Ustawione wartości: 120 kv, 200 mas, czas rotacji lampy 0,5 sek, FOV głowa. GE Lightspeed Ultra Kolimacja CT Dose Profiler Komora jonizacyjna Wartości z konsoli CT 20 mm 19,6 21,43 19,14 15 mm 25,4 27,08 24,6 10 mm 25,4 27,40 25,01 5 mm 32 34,27 31,32 1.25 mm 25,9 29,02 27,07 Tabela 2. Porównanie CTDI vol (mgy) z CT Dose Profilera i ołówkowej komory jonizacyjnej. Protokół głowa. Pomiary z Linkoeping University Hospital. Takie samo porównanie zostało zrobione z użyciem fantomu tułowia i protokołu "brzuch standard". Ustawione wartości: 120 kv, 200 mas, czas rotacji lampy 0,5 sek, FOV tułowia. GE Lightspeed Ultra Kolimacja CT Dose Profiler Komora jonizacyjna Wartości z konsoli CT 20 mm 9,34 10,75 9,64 15 mm 12,1 13,25 12,49 10 mm 12,1 14,10 12,72 5 mm 15,3 17,21 16,08 1.25 mm 13 14,53 13,9 Tabela 3. Porównanie CTDI vol (mgy) z CT Dose Profilera i ołówkowej komory jonizacyjnej w fantomie tułowia. Pomiary z Linkoeping University Hospital.
4. Porównanie skanów osiowego i helikalnego (spiralnego) Tradycyjnie, CTDI 100 mierzono podczas skanu osiowego 100 mm ołówkową komorą jonizacyjną. Jest też możliwy pomiar CTDI 100 podczas skanu spiralnego (helikalnego) używając sondy CT. 4.1 Wywód teoretyczny Opierając się na założeniu, że moc dawki w punkcie pomiaru jest niezależna od pozycji lampy, dawka z kompletnego obrotu może być wrażona jako sygnał Q na czas próbkowania t s przemnożona przez czas obrotu F i współczynnik kalibracji c zamieniający Q(z) na D(z) (dawkę) 3. Patrz równanie 1. 1. D(z) = c Q(z) F t s [Gy] Dla skanu osiowego, CTDI zdefiniowane jest jako całka z profilu dawki wzdłuż osi rotacji podzielona przez całkowitą nominalną kolimację wiązki 3. Wyraża to równanie 2. 2. 3. 4. CTDI = CTDI = - CTDI = c 1 D(z) - F dz[gy] Całkowita nominalna kolimacja to N, ilość równocześnie zebranych obrazów, pomnożona przez nominalną szerokość wiązki oznaczana jako d. Połączenie równań 1 i 2 daje: D(z)dz [Gy] = i Q i t s Δz [Gy] c ND - Q(z) F t s dz[gy] Sonda CT próbkuje sygnały na swojej drodze przez pole promieniowania. Po każdym czasie próbkowania t s i drogi próbkowania Δz, zbierany jest sygnał Q i, reprezentujący dawkę w tej części osi z. Całka może być zamieniona na sumę wszystkich sygnałów przez czas próbkowania 3 : Δz jest odległością między dwoma punktami próbki i zależy od szybkości stołu T i czasu próbkowania 3. Połączenie tego z równaniem 4 daje: 5. Δz = T t s "Pitch" definiowany jest jako: 6. CTDI = cft i Q i [Gy] 7. p= TF A zatem jeśli n jest ilością próbek wykonanych na długości 100 mm wtedy CTDI 100 można przyjąć jako: 8. CTDI 100 = pc n i=1 Q i [Gy] CTDI 100 może być mierzone podczas skanu helikalnego jeśli zebrany sygnał na odległości 100mm pomnoży się przez współczynnik kalibracji c i pitch p. Pomiary w centralnym otworze fantomu spełniają założenie, że moc dawki jest niezależna od parametru pitch 3.
Detektor półprzewodnikowy do CT 4.2 Porównanie pomiarów Porównano profile dawki ze skanów: helikalnego i sekwencyjnego osiowego mierzone sondą CT, patrz rysunek 7. Pole pod profilem dawki różni się dla tych dwóch metod o 1.02%3. Rys. 7. Profil dawki otrzymany sondą CT podczas skanów: helikalnego i sekwencyjnego osiowego. 5. Zależność energetyczna Zależność energetyczna dla miernika CT Dose Profiler jest korygowana automatycznie przez oprogramowanie. 6. Symetria obrotu Chip detektora wewnątrz sondy CT jest obrotowo symetryczny. Jest to bardzo ważne, ponieważ chcemy wykluczyć te zmiany w odczycie intensywności wiązki podczas obrotu, które związane są z samą sondą. Rysunek 8 pokazuje wyniki typowego testu CT Dose Profiler wykonanego przez Electronics. Odchylenie między minimalną a maksymalną mocą dawki wynosi w tym przypadku 2.1%. Jednak, jeśli podczas ekspozycji obciążenie spada, faktyczne odchylenie podczas rotacji jest jeszcze mniejsze. Rys.8. Maksymalne odchylenie od minimalnego do maksymalnego sygnału podczas obrotu musi być w granicach 5%. W tym przykładzie wynosi 2.1%.
7. Zależność kątowa Zależność kątowa oznacza zmianę sygnału gdy sonda nie jest wyosiowana względem stołu, patrz rysunek 9. Rys. 9. Pomiar zależności kątowej. W pierwszej wersji sondy CT firmy, a więc CT-SD16, oprogramowanie zawierało korekcję kątowej zależności chipa detektora. Bez tej korekty, sygnał mógłby się zmieniać w sposób pokazany na rysunku 10 3. Jeśli używa się CT-SD16 do pomiaru CTDI, korekta ta jest automatycznie zastosowana do profilu. Jednak, gdy mierzona jest dawka punktowa (podczas skanu osiowego) korekta nie jest przeprowadzona. Rys.10. Zależność kątowa dla CT-SD16 (bez zastosowania korekty). Lewa część wykresu reprezentuje stronę od podłączenia chipu a prawa część frontową chipu. Rys.11. Zależność kątowa dla CT Dose Profiler. Chip detektora wewnątrz drugiej wersji sondy CT Dose Profiler, jest w większym lub mniejszym stopniu niezależny od kąta promieniowania i w tym sensie jest bardziej podobny do komory jonizacyjnej. Rysunki 11 i 12 pokazują kątową zależność dla miernika CT Dose Profiler i komory jonizacyjnej CT (producent: Victoreen). Ponieważ przy użyciu CT Dose Profiler oprogramowanie nie musi wprowadzać korekty, sonda ta jest bardziej przydatna w pomiarach dawki w punkcie. Rys.12. Zależność kątowa dla standardowej ołówkowej komory jonizacyjnej 100 mm (od Victoreen). K
8. Wnioski Podstawowym wnioskiem z niniejszego raportu jest fakt, że sonda CT ciała stałego produkcji Electronics może być użyta jako substytut dla standardowej ołówkowej komory jonizacyjnej 100 mm. Profil dawki mierzony sondą CT jest bardzo podobny do profilu mierzonego za pomocą TLD, OSL i ciekłej komory jonizacyjnej. Ponieważ wszystkie dane przedstawiane przez oprogramowanie są pochodną profilu dawki, możemy stwierdzić, że są one prawidłowe. CTDI 100 mierzone za pomocą sondy CT są porównywalne z CTDI 100 mierzonymi za pomocą ołówkowej komory jonizacyjnej. Procedura pomiarów skanu helikalnego zamiast skanu osiowego daje te same wartości CTDI. Sonda CT jest symetryczna obrotowo i nie zależy od energii wiązki oraz jej nachylenia, gdyż odpowiada za to oprogramowanie. Więcej na temat można znaleźć w instrukcji obsługi programu akwizycyjnego miernika CT Dose Profiler. 9. Literatura 1. K. Perisinakis, The effect of x-ray beam quality and geometry on radiation utilization efficiency in multidetector CT imaging, Med. Phys. 36 (4), Kwiecień 2009. 2. J. A. Bauhs, T. J. Vrietze, A. N. Primak, M. R. Brusdewitz, C. H. McCollough, CT Dosimetry: Comparison of Measurement Techniques and Devices, RadioGraphics 2008; 28; 245-253 3. B. Cederquist, Evaluation of two thin CT profile detectors and a new way to perform QA in a CTDI head phantom. Praca magisterska napisana na Uniwersytecie w Göteborgu. 4. CT Dose Profile Analyzer - Instrukcja obsługi, wersja 4.0B. Kontakt Innowacyjne rozwiązania dla QA...oczywiście! Wyłączny dystrybutor w Polsce: Medikon Polska Sp. z o.o. Tel.: (+ 48) 22 893 81 80 ul. Cyklamenów 7 Fax: (+ 48) 22 872 13 68 04-798 Warszawa E-mail: biuro@medikon.pl Polska Solid State CT Detector - Measurement www.medikon.pl Verification 2 Revision A, May 2009 Niniejsza broszura ma charakter informacyjny i nie jest ofertą handlową w rozumieniu Art. 66 par. 1 Kodeksu Cywilnego. Medikon Polska Sp. z o.o. zastrzega sobie prawo do zmian treści niniejszej broszury bez powiadomienia.