Effective dose estimation with IDAC and OLINDA programs for oncological PET/CT procedures
Onkolojik PET/BT taramalarında IDAC ve OLINDA programları ile etkin doz değerlendirmesi
- Tez No: 864125
- Danışmanlar: PROF. DR. NESRİN ALTINSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Radyoloji ve Nükleer Tıp, Radiology and Nuclear Medicine
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Enerji Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Radyasyon Bilim ve Teknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Günümüzde nükleer tıpta birçok görüntüleme tekniği kullanılmaktadır. Görüntüleme tekniklerinde, detaylı görüntünün, sağlıklı dokuya minimum radyasyon hasarı ile alınması hedeflenmektedir. Son geliştirilen tekniklerden PET (Pozitron Emisyon Tomografisi) görüntüleme yöntemi ile herhangi bir organın çalışmasındaki bozukluk hücre düzeyinde tespit edilebilmektedir. Vücutta gözle görülebilir değişikliklerden önce metabolik değişiklikler meydana gelmektedir. PET taramalarında metabolik değişiklikler tespit edilebildiği için lezyon hakkında, diğer yöntemlere nazaran daha erken bilgi elde edilebilmektedir. PET görüntüleme, anhilasyon fotonlarının deteksiyonuna dayanan bir yöntemdir. Bu yöntemde, vücuda pozitron yayan radyofarmasötikler verilmektedir. 18F ve 68Ga yaygın kullanımı olan PET radyonüklitleri olup parçalandıkları zaman pozitron salınımı yaparlar. PET çalışmaları ile moleküler düzeyde duyarlılığın artmasını sağlayan fonksiyonel görüntüler elde edilir. Ancak, yapısal görüntüleme yeteneği yoktur. 1998 yılında PET sistemleri Bilgisayarlı Tomografi (BT) ile birleştirilerek PET/BT sistemi geliştirilmiştir. Böylece PET fonksiyonel bilgileri ile eş zamanlı olarak anatomik bilgilerin elde edilmesi sağlanmıştır. PET/BT görüntüleme tekniği onkoloji, kardiyoloji ve nörolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Onkolojide kullanımı, kanser tanısının yanı sıra evrelendirme ve tedaviye yanıtın değerlendirilmesini içermektedir. PET/BT taramalarında radyofarmasötiklerin ve X-ışınının bir arada kullanımına bağlı olarak radyasyon maruziyetindeki artış nedeniyle hasta dozu da artmaktadır. Radyasyonun hasta üzerindeki etkilerini değerlendirerek, radyasyon maruziyetini kontrol altında tutmak ve asgariye indirmek önemlidir. Doku veya organların aldığı dozun tüm vücutta oluşturduğu riski ifade etmek için etkin doz kavramı kullanılmaktadır. Organ ve dokuların maruz kaldığı radyasyonun cinsine ve miktarına bağlı olarak farklılık gösteren bu değer, radyasyonun genel etkilerini birleştirerek vücut üzerindeki toplam radyasyon etkisini temsil eder. Etkin doz, ICRP (Uluslararası Radyasyondan Korunma Komisyonu) tarafından belirlenen bir kavramdır ve radyasyonun biyolojik etkilerini değerlendirmek amacıyla kullanılır. ICRP, radyasyon dozlarını değerlendirmek ve standartlaştırmak amacıyla farklı radyasyon türleri ve dokular için ağırlık faktörlerini belirlemiştir. ICRP 60 ve ICRP 103 yayınları ağırlık faktörleriyle ilgili detaylı bilgileri içermektedir. Etkin doz, organ ve dokuların maruz kaldığı radyasyonun türü ve miktarına bağlı olarak ICRP tarafından önerilen ağırlık faktörleri kullanılarak hesaplanmaktadır. OLINDA (Organ Level Internal Dose Assessment) ve IDAC (Internal Dose Assessment by Computer) yazılımları, nükleer tıpta kullanılan, radyasyon dozu hesaplamaları için geliştirilmiş programlardır. Her iki program da radyasyon doz hesaplamalarında ICRP modellerini ve veritabanlarını kullanmaktadır. Söz konusu yazılımlar nükleer tıpta radyasyon doz tahminleri yapma konusunda uzmanlaşmış olup klinik uygulamalarda önemli rol oynamaktadırlar. Ancak, kullanım alanları ve detayları spesifik uygulamalara göre değişebilmektedir. ImPACT (Imaging Performance Assessment of CT Scanners) BT doz hesaplama programı, bilgisayarlı tomografi (BT) cihazlarının radyasyon dozlarını değerlendirmek için kullanılan bir yazılımdır. Bu program, BT taramalarının radyasyon dozlarını tahmin etmek ve optimize etmek amacıyla tasarlanmıştır. ImPACT, matematiksel modeller kullanarak tüp akımı ve gerilimine bağlı olarak radyasyon dozunu tahmin eder. ImPACT, ICRP ve diğer ilgili kuruluşların standartlarına uygun olarak tasarlanmıştır. Güncellenen ICRP yayınları ile birlikte doku ağırlık faktörleri de güncellenmektedir ve buna bağlı olarak aynı tıbbi prosedür için elde edilen etkin doz değerleri de değişmektedir. Değişen doku ağırlık faktörlerinin yanı sıra yazılım programlarında farklı fantomların kullanılması da etkin dozu etkilemektedir. Tüm bu değişkenler aynı PET/BT prosedürü için farklı etkin doz değerlerinin hesaplanmasına neden olmaktadır. Bu retrospektif çalışma, onkolojik prosedürlerde hastaların üzerindeki etkin doz değerlerine ilişkin bir irdeleme yapmak amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, günümüzde yaygın uygulaması olan PET/BT prosedürleri ele alınmış ve kullanılan radyofarmasötiklere ilişkin olarak hastanın farklı organ ve dokuları için radyasyon dozları hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar, ICRP standartlarına ve modellerine uygun olarak yapılmıştır. Organ ve dokulardaki radyasyonun etkilerinden yola çıkarak tüm vücut dozunu değerlendirebilmek için etkin doz hesaplanmıştır. Yeditepe Üniversitesi Koşuyolu Hastanesi'nde Ocak 2023 de gerçekleştirilen çalışmada 305 hastanın 18F-FDG ve 68Ga-PSMA radyofarmasötikleri ile yapılan PET/BT taramalarına ilişkin kayıtlar incelenmiştir. 220 hasta 18F-FDG ve kalan 85 hasta 68Ga-PSMA protokolü uygulanan hastalardır. Hastalar ağırlık, boy, cinsiyet, Bilgisayarlı Tomografi Doz İndeksi (CTDIvol), Doz Uzunluk Çarpımı (DLP) ve uygulanan radyofarmasötik açısından sınıflandırıldıktan sonra OLINDA, IDAC ve ImPACT programları kullanılarak etkin dozlar elde edilmiştir. Her iki radyofarmasötik için yazılım programları ile elde edilen sonuçlar irdelenmiştir. Toplam 305 hasta kaydının incelendiği çalışmada etkin dozlar ICRP 60 ve ICRP 103 organ ağırlık faktörleri kullanılarak tespit edilmiştir. IDAC ile ICRP 103'ün organ ağırlık faktörleri dikkate alındığında tüm vücut 18F-FDG ve 68Ga-PSMA protokolleri için PET/BT ortalama etkin doz değerleri sırasıyla 25.3±3.2 mSv ve 22.0±3.1 mSv olarak elde edilmiştir. IDAC, ICRP 60'ın organ ağırlık faktörleri dikkate alındığında ise tüm vücut 18F-FDG ve 68Ga-PSMA protokolleri için PET/BT ortalama etkin doz sırasıyla 26.1±3.5 mSv ve 22.2±3.1 mSv olarak hesaplanmıştır. OLINDA programı sadece ICRP 60'ın organ ağırlık faktörü ile etkin doz hesabı yapmaktadır. Tüm vücut 18F-FDG ve 68Ga-PSMA etkin doz ortalamaları sırasıyla 29.0±3.7 mSv ve 23.8±3.2 mSv olarak hesaplanmıştır. IDAC ve OLINDA programları ile ICRP 60'da yer alan organ ağırlık faktörleri kullanılarak elde edilen etkin doz değerleri değişkenlik göstermektedir. Bunun nedeni, programlarda farklı matematiksel modellerin ve farklı fantomların kullanılıyor olmasıdır. OLINDA yazılımı, ICRP 23 kılavuzunda açıklanan matematiksel fantom ile doz hesaplamasını gerçekleştirmektedir. IDAC yazılımı, ICRP 110 kılavuzunda yayınlanan güncel fantomları kullanmaktadır. IDAC Yazılımı aynı zamanda, ICRP 23 kılavuzda açıklanan eski fantomu temel alarak da efektif doz hesaplaması yapmaktadır. 18F-FDG PET etkin doz değerleri en yüksekten en düşüğe doğru OLINDA (eski fantom, ICRP 60), IDAC (eski fantom, ICRP 60), IDAC (yeni fantom, ICRP 60) ve IDAC (yeni fantom, ICRP 103) ile sırasıyla 9.36, 9.07, 7.01, 6.28 mSv olarak hesaplanmıştır. 68Ga-PSMA protokolleri için IDAC programında ICRP 110'da yer alan fantoma dayalı hesaplamalarda, ICRP 60 ve 103 kılavuzlarında yer alan her iki organ ağırlık faktörleri için elde edilen etkin doz değerleri sırasıyla, 2.07 mSv and 1.83 mSv olarak hesaplanmıştır. 68Ga-PSMA için en yüksek PET etkin doz değeri OLINDA yazılımı ile 3.65 mSv olarak elde edilmiştir. Her iki protokol için ulaşılan sonuçlar bir arada değerlendirildiğinde ICRP 103 doku ağırlık faktörlerini içeren güncel IDAC yazılımının IDAC'ın eski versiyonuna ve OLINDA yazılımına göre daha düşük PET etkin doz değerleri hesapladığı sonucuna varılmıştır. Tüm vücut protokollerinde toplam etkin doza en büyük katkı BT çekimlerinden gelmektedir. 68Ga-PSMA protokolleri için toplam etkin doza BT katkısı ~%92 dir. 18F-FDG protokolleri için BT etkin dozunun toplam etkin doza katkısı ~%75 olmuştur. Çalışmada hesaplanan dozlar genel bir referans bireye ilişkindir. Her hastanın aldığı PET dozlarının daha gerçekçi bir analizi için bireysel biyokinetik, anatomik ve fizyolojik özellikler hakkında ek bilgilere ihtiyaç vardır.
Özet (Çeviri)
SUMMARY PET/CT imaging, which combines Positron Emission Tomography (PET) with Computed Tomography (CT), exposes human bodies to high radiation doses. This is because of the radiation emitted by positron-emitting substances and the X-rays used in the procedure. This retrospective study is carried out to provide an insight into the effective dose value on patients in oncological procedures. In this study, PET/CT studies of 305 patients in Yeditepe University Kosuyolu Hospital performed on January 2023 were reviewed for radiopharmaceutical 18F-FDG and 68Ga-PSMA. 220 patients were performed with 18F-FDG and rest of 85 patients was with 68Ga-PSMA. Data analysis of each patient is classified as weight, height, gender, volume Computed Tomography Dose Index (CTDIvol), Dose Length Product (DLP) and radiopharmaceutical administered. IDAC and OLINDA softwares were chosen among various methods of calculating effective dose values for PET/CT exam. These programs are widely used for diagnostic nuclear medicine based on the International Commission on Radiological Protection (ICRP) regulations of 1991 and 2007 tagged ICRP 60 and ICRP 103 respectively. Biokinetic data for 18F and 68Ga radionuclides are registered into IDAC and OLINDA programs to estimate the effective dose for the oncology patients. Effective dose from the CT scan was calculated via ImPACT software program. Adding this to the effective dose from the PET scan gave us the total effective dose for the combined PET/CT procedures. OLINDA software calculates the effective dose only with ICRP 60 tissue weighting factors whereas IDAC softwares estimate effective dose based on both ICRP 60 and ICRP 103 tissue weigting factors. Also, IDAC software employs both old and new phantom as presented in ICRP 23 and ICRP 110, respectively. OLINDA software only employ the mathematical phantom presented in ICRP 23.Whole body 18F-FDG PET/CT total effective dose values obtained by IDAC (new phantom) and OLINDA programs based on ICRP 60 were calculated as 26.1±3.5 mSv and 29.0±3.7 mSv, respectively. 18Ga-PSMA PET/CT effective doses obtained by IDAC (new phantom) and OLINDA were 22.2±3.1 mSv and 23.8±3.2 mSv, respectively. The PET doses from highest to lowest were calculated with OLINDA (old phantom, ICRP 60), IDAC (old phantom, ICRP 60), IDAC (new phantom, ICRP 60) and IDAC (new phantom, ICRP 103) as 9.36, 9.07, 7.01, 6.28 mSv respectively for 18F-FDG. The highest PET effective dose was also calculated with OLINDA software as 3.65 mSv for 68Ga-PSMA. In whole body protocols, the highest contribution to the total effective dose comes from CT scans. For 68Ga-PSMA protocols, CT contribution to the total effective dose is ~92%. For 18F-FDG protocols, the contribution of CT effective dose to the total effective dose was ~75%.
Benzer Tezler
- Dokuz Eylül Üniversitesi radyasyon onkolojisi ve nükleer tıp personelinin bina içi radon kaynaklı doz tahminleri
Dose estimation from indoor radon for the staff of radiaton oncology and nuclear medicine at the Dokuz Eylul University
GÜN GÜNALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMedikal Fizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM KARADENİZ
- Optimum safe dose estimation for carcinogenic agents (a case study using simulated data)
Kanserojenler için en güvenli doz kestirimi (benzetim verileri ile bir uygulama)
ÖZLEM EGE
- Toraks bilgisayarlı tomografi incelemelerinde hasta pozisyonlama farklılıklarının hasta dozuna etkilerinin karşılaştırılması
Comparison of the effect of patient positioning differences on patient dosage in thoracic computed tomoggraphy scans
ALİ SALAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiEge ÜniversitesiNükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENOL SERT
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER ÖZYİĞİT
- Metastatik tiroit kanserlerinin tedavisinde maksimum 1-131 aktivitesinin belirlenmesi
Başlık çevirisi yok
MOHAMMAD ABUQBEİTAH
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Radyoloji ve Nükleer Tıpİstanbul ÜniversitesiNükleer Tıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA DEMİR
- Mathematical modeling of atmospheric dispersion and risk assessment of radionuclides released from real or hypothetical nuclear power plant accidents under normal or extreme meteorological conditions
Gerçek veya hipotetik nükleer güç santrali kazalarından salınan radyonüklidlerin normal veya uç meteorolojik koşullar altındaki atmosferik dağılımı ve risk değerlendirmesinin matematiksel modellenmesi
EFEM BİLGİÇ
Doktora
İngilizce
2022
Çevre MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN GÜNDÜZ