Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
การศึกษาความสัมพันธ์ของเลขซีทีกับความหนาแน่นของอิเล็กตรอน สำหรับการคำนวณปริมาณรังสีที่ตำแหน่งรอยโรคบริเวณศีรษะและลำคอ ทรวงอก กระดูกสันหลัง และอุ้งเชิงกราน
Year (A.D.)
2017
Document Type
Thesis
First Advisor
Taweap Sanghangthum
Faculty/College
Faculty of Medicine (คณะแพทยศาสตร์)
Department (if any)
Department of Radiology (fac. Medicine) (ภาควิชารังสีวิทยา (คณะแพทยศาสตร์))
Degree Name
Master of Science
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Medical Imaging
DOI
10.58837/CHULA.THE.2017.344
Abstract
CT images supply the HU information that relates to electron density (ρe). The ρe is important for tissue inhomogeneity correction for accurate dose calculation. The purpose of this study was to evaluate the dosimetric effect on CT images on different kVp setting using single HU-ρe curve. Anthropomorphic phantom was scanned using Siemens-SOMATOM Definition AS with 120 kVp setting and used as a reference image set. The procedures were repeated with DECT option (80/140 kVp), 80 and 140 kVp. The 120 kVp HU-ρe relationship curve from Gammex 467 tissue characterization phantom was created and applied into Eclipse treatment planning system. The five clinical plans in each 3D, IMRT and VMAT techniques in four regions (head and neck, chest, spine and pelvic regions) were exported and recalculated in Anthropomorphic phantom images for all kVp setting images. Moreover, the amalgam was inserted in Anthropomorphic phantom at teeth location and the radiation dose in head and neck region was evaluated. The isocenter dose and gamma index from SNC patient software with criteria 1%/1mm. (γ1%/1mm.) were selected for plan evaluation. According to treatment regions, the average point dose differences of DECT, 80 and 140 kVp images to reference image were 0.7%, 0.4% and 0.3% for H&N, 0.5%, 0.3% and 0.2% for chest, 0.6%, 0.5% and 0.1% for spine, 0.9%, 0.2% and 0.2% for pelvic region and 0.1%, 0.4% and 0.1% for H&N with amalgam, respectively. For gamma index, the average γ1%/1mm. passing rate in all regions and all techniques of DECT, 80 and 140 kVp images were 95.9%, 100% and 100%, respectively. From the results, the different kVp images gave the different HU value and it has impacted to dose distribution. The results of isocenter dose differences showed the good agreement with gamma index results. DECT images presented the highest average dose differences from other energies, especially in large area of high density. Pelvic region displayed the highest average dose differences than other regions because it consists of the large bone area in pelvic bone. IMRT and VMAT technique showed the highest average dose difference that might be due to the high MU and complicated leaf movements. In conclusion, it is possible to apply single 120 kVp HU-ρe relationship curve into all tube voltage scanning images with the highest average point dose difference of 0.6% in DECT and lowest average γ1%/1mm. passing rate of 95.9%.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
ภาพจากเครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ให้ข้อมูลของเลขซีที ซึ่งมีความสัมพันธ์กับค่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอน โดยค่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอนมีส่วนสำคัญในการช่วยแก้ค่าความไม่สม่ำเสมอของเนื้อเยื่อขึ้น วัตถุประสงค์ในการทำงานวิจัยนี้คือ เพื่อศึกษาผลกระทบต่อการกระจายของปริมาณรังสีในแผนการรักษาแบบสามมิติ ปรับความเข้ม และปรับความเข้มแบบหมุนรอบตัว เมื่อใช้กราฟความสัมพันธ์ของเลขซีทีกับความหนาแน่นของอิเล็กตรอนแบบเดียว แต่ทำเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ด้วยค่าความต่างศักย์ที่แตกต่างกัน ทำการสแกนหุ่นจำลองมนุษย์ โดยใช้เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์จากบริษัท ซีเมนต์ รุ่น SOMATOM Definition AS ตั้งค่าความต่างศักย์ 120 กิโลวัตต์ ใช้ภาพที่ได้เป็นภาพมาตรฐานสำหรับเปรียบเทียบ จากนั้นสแกนโดยการเปลี่ยนการตั้งค่าความต่างศักย์เป็น แบบสองความต่างศักย์ (80/140 กิโลวัตต์) 80 และ 140 กิโลวัตต์ จากนั้นใช้กราฟความสัมพันธ์ระหว่างเลขซีทีกับค่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่ได้จากสแกนแฟนทอม Gammex 467 ที่ทราบค่าความหนาแน่นของอิเล็กตรอนด้วยความต่างศักย์ 120 กิโลวัตต์ ไปปรับใช้ในระบบการวางแผนการรักษาเพื่อคำนวณปริมาณรังสีที่ในทุกกลุ่มตัวอย่างที่นำมาศึกษา แผนการรักษาของผู้ป่วยจำนวน 5 รายในเทคนิคการรักษาแบบสามมิติ ปรับความเข้ม และปรับความเข้มแบบหมุนรอบตัว ใน 4 บริเวณรอยโรค (ศีรษะและลำคอ ทรวงอก กระดูกสันหลัง และอุ้งเชิงกราน) คำนวณปริมาณรังสีในแต่ละภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีการตั้งค่าความต่างศักย์ที่แตกต่างกัน นอกจากนี้มีการใส่อะมอลกัม ลงในหุ่นจำลองมนุษย์ที่บริเวณช่องปากและคำนวณปริมาณรังสีเฉพาะบริเวณศีรษะและลำคอเท่านั้น ประเมินความแตกต่างของปริมาณรังสีจากปริมาณรังสีที่จุดศูนย์กลางและค่าดัชนีแกมมาด้วยเกณฑ์ 1%/1 มม. มาใช้ประเมิน จากการทดลองพบว่าค่าเฉลี่ยปริมาณรังสีที่จุดศูนย์กลางต่างจากค่ามาตรฐานในแต่ละบริเวณรอยโรคจากการตั้งค่าความต่างศักย์ แบบสองความต่างศักย์, 80 และ 140 กิโลวัตต์ มีค่าตามลำดับดังนี้ 0.7%, 0.4% และ 0.3% สำหรับบริเวณศีรษะและคำคอ, 0.5%, 0.3% และ 0.2% สำหรับทรวงอก, 0.6%, 0.5% และ 0.1% สำหรับกระดูกสันหลัง, 0.9%, 0.2% และ 0.2% สำหรับอุ้งเชิงกราน และ 0.1%, 0.4% และ 0.1% สำหรับกรณีที่ใส่อะมอลกัม สำหรับค่าดัชนีแกมมา อัตราการผ่านของแกมมาค่าเฉลี่ยของทุกบริเวณรอยโรคและทุกเทคนิคการรักษา ด้วยเกณฑ์ 1%/1 มม. ค่าเฉลี่ยที่ได้สำหรับภาพจากการตั้งค่าความต่างศักย์ แบบสองความต่างศักย์, 80 และ 140 กิโลวัตต์ มีค่าเท่ากับ 95.9%, 100% และ 100% ตามลำดับ จากผลของการศึกษาพบว่า ปริมาณรังสีที่เปลี่ยนแปลงไปที่จุดศูนย์กลางแสดงให้เห็นว่าผลที่เกิดขึ้นมีแนวโน้นสอดคล้องกับผลของค่าดัชนีแกมมา โดยภาพจากการตั้งค่าความต่างศักย์แบบสองค่าจะให้ค่าเฉลี่ยปริมาณรังสีที่เปลี่ยนไปที่จุดศูนย์กลางมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณที่มีความพื้นที่ของอวัยวะที่หนาแน่นสูงจำนวนมาก อย่างไรก็ตามในกรณีที่มีการใส่อะมอลกัม ค่าเฉลี่ยปริมาณรังสีที่เปลี่ยนแปลงไปมีค่าลดลง รอยโรคบริเวณอุ้งเชิงกรานให้ค่าความแตกต่างเฉลี่ยสูงที่สุดเมื่อเทียบกับรอยโรคบริเวณอื่น เนื่องจากบริเวณนี้ประกอบไปด้วยอวัยวะที่มีความหนาแน่นสูง เช่น กระดูกอุ้งเชิงกราน เป็นต้น เมื่อเปรียบเทียบผลศึกษาผลในแต่ละเทคนิคการรักษา พบว่าเทคนิคการรักษาแบบปรับความเข้มและปรับความเข้มแบบหมุนรอบตัว เป็นเทคนิคที่มีค่าความแตกต่างเฉลี่ยสูงที่สุด เนื่องมาจากเป็นเทคนิคที่มีค่ามอนิเตอร์ยูนิตที่สูงและมีการเคลื่อนที่ของวัสดุกำบังรังสีที่ซับซ้อน ผลจากการศึกษาในครั้งนี้พบว่าการใช้กราฟความพันธ์เพียงแบบเดียว สำหรับทุกการตั้งค่าความต่างศักย์สามารถเป็นไปได้ ด้วยผลของค่าเฉลี่ยปริมาณรังสีที่แตกต่างไม่เกิน 0.6% และค่าเฉลี่ยอัตราการผ่านของดัชนีแกมมาด้วยเกณฑ์ 1%/1 มม. มีค่ามากกว่า 95.9%
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Wong, Siriporn, "CT NUMBER AND ELECTRON DENSITY RELATIONSHIP FOR PHOTON DOSE CALCULATION IN HEAD AND NECK, CHEST, SPINE AND PELVIC REGIONS" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 834.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/834