Dosisberechnung in der Computertomographie mittels Monte ...€¦ · Monte-Carlo Simulationen am...

Dosisberechnung in der Dosisberechnung in der Computertomographie mittels Computertomographie mittels MonteMonte--Carlo Simulationen am Carlo Simulationen am

Beispiel von AugenlinsenBeispiel von Augenlinsen--ProtektorenProtektoren

BorisBoris RudolfoRudolfo KeilKeilPhilipps Philipps --UniversitUniversitäät Marburgt Marburg

IMPS FHIMPS FH--GieGießßenenkeilbkeilb@@staffstaff.uni.uni--marburgmarburg.de.de

ATP –Tagung, Nürnberg, 19.-21. Juni 2008 • Boris R. Keil • IMPS FH-Gießen • Uni-M b

ÜÜberblickberblick

MotivationMotivationLinsenprotektorenLinsenprotektorenMonteMonte--Carlo SimulationenCarlo SimulationenErgebnisseErgebnisseFazitFazitAusblickAusblick

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MotivationMotivation

Untersuchung von Strahlenschutzmitteln Untersuchung von Strahlenschutzmitteln ffüür die Augenlinse:r die Augenlinse:

strahlensensibles Organstrahlensensibles Organmittlere Dosis von bis zu 50 mGy pro Untersuchungmittlere Dosis von bis zu 50 mGy pro Untersuchung[1][1]

LinsentrLinsentrüübung: 0,5bung: 0,5--22 Gy Gy [2][2]

Schwellendosisrate von 0,1Schwellendosisrate von 0,1 Gy pro Jahr Gy pro Jahr [2][2]

Bei Kinder gilt nur dieBei Kinder gilt nur die HHäältfeltfe der Schwellendosisder Schwellendosis [3][3]

___________________[1] Hopper KD, et al. Radioprotection to the eye during CT scanning

AJNR Am J Neuroradiol. 2001; 22: 1194-1198[2] Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission 1990, ICRP Veröffentlichungen 60.

Stuttgart, Jena, New York: Gustav Fischer Verlag, 1993[3] Meriam GR et al. “A clinical study of radiation cataracts and the relationship to dose.

Am J Roentgenol Radium Ther Nucl Med. 1957; 77: 759-785

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MotivationMotivation

MonteMonte--Carlo als Werkzeug zur Carlo als Werkzeug zur Modellierung von StrahlungstransportModellierung von Strahlungstransport

National Resarch Council Kanada. EGS download: http://www.irs.inms.nrc.ca/EGSnrc/EGSnrc.html

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LinsenprotektorenLinsenprotektoren

Bi –Protektor Bi/Sb/Gd/W-ProtektorAlderson-RANDO®

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LinsenprotektorenLinsenprotektoren

Bismut-Protektor:Dicke: 1,0 mmBleigleichwert: 0,06 mm

_______________• McLaughlin et al. “Dose reduction to radiosensitive tissues in CT. Do commercially available shields meet the

users' needs?” Clin Radiol. 2004; 59: 446-450• Hopper KD, et al. “Radioprotection to the eye during CT scanning”

AJNR Am J Neuroradiol. 2001; 22: 1194-1198• Heaney et al. “A comparison of reduction in CT dose through the use of gantry angulationsor bismuth shields”

Australas Phys Eng Sci Med. 2006; 29: 172-178

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LinsenprotektorenLinsenprotektoren

Bi/Sb/Gd/W-Protektor:Dicke: 0,375 mmBleigleichwert: 0,125 mm

_______________• Wulff J, Keil B. et al. Z Med Phys. 18, 19-26, 2008

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Material und MethodeMaterial und Methode

TLDTLD--Messungen amMessungen am RandoRando--AldersonAlderson®® PhantomPhantomTLDTLD--Messungen an einem homogenen WasserMessungen an einem homogenen Wasser--PhantomPhantomääquivalente Montequivalente Monte--Carlo Simulationen am WasserCarlo Simulationen am Wasser--PhantomPhantomDefinition von Dosisreduktion (relativ)Definition von Dosisreduktion (relativ)

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CTCT--Scanner &Scanner & ScanScan--ParameterParameter

Klinischer VierkanalKlinischer Vierkanal--CTCTSomatomSomatom,, VolumeVolume Zoom Plus 4, SiemensZoom Plus 4, Siemensetabliert im Bereich der Medizinischen Physiketabliert im Bereich der Medizinischen Physik

ScanScan--ParameterParameter120 kV, 300120 kV, 300 mAsmAs, Schichtdicke: 5 mm, FOV: 208 x , Schichtdicke: 5 mm, FOV: 208 x 208 mm208 mm²², Matrix: 512x512,, Matrix: 512x512, ScanzeitScanzeit/Schicht: 1,5 s/Schicht: 1,5 s

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MonteMonte--Carlo SimulationenCarlo Simulationen

EGSnrcEGSnrc--Paket Paket [4,5][4,5]

freifrei--verfverfüügbarergbarer codecodeetabliert im Bereich der Medizinischen Physiketabliert im Bereich der Medizinischen Physik

flexible Definition von experimentellem Aufbau: flexible Definition von experimentellem Aufbau: Geometrie Geometrie StrahlungsquellenStrahlungsquellenetc.etc.

Entwicklung Applikation zur Simulation der Entwicklung Applikation zur Simulation der CTCT--UntersuchungUntersuchung ctdosppctdospp

___________________[4] Kawrakow I. Accurate condensed history Monte Carlo simulation of electron transport. I.

EGSnrc, the new EGS4 version. Med Phys. 2000; 27: 485-498[5] Kawrakow I. Accurate condensed history Monte Carlo simulation of electron transport. II.

Application to ion chamber response simulations. Med Phys. 2000; 27: 499-513

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ErgebnisseErgebnisse--TLDTLD

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Ergebnisse: TLD & MCErgebnisse: TLD & MC

Vergleich Messung Vergleich Messung vs.vs. MCMC--SimulationSimulation

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ErgebnisseErgebnisse

Beispiel: KERMABeispiel: KERMA

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Einfluss auf BildqualitEinfluss auf Bildqualitäätt

Bismut-Protektor Bi/Sb/Gd/W-Protektor

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Einfluss auf BildqualitEinfluss auf Bildqualitäätt

Bismut-Protektor Bi/Sb/Gd/W-Protektor

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FazitFazit

MonteMonte--Carlo Simulation sehr gutes Carlo Simulation sehr gutes Werkzeug zur DosisabschWerkzeug zur DosisabschäätzungtzungLinsendosis kann bis zu 47% reduziert Linsendosis kann bis zu 47% reduziert werdenwerdenProtektorenvergleich: 25% bessere Protektorenvergleich: 25% bessere Schutzwirkung bei Bi/Sb/Gd/WSchutzwirkung bei Bi/Sb/Gd/W--LegierungLegierungBeste Schutzwirkung: Augenausschluss Beste Schutzwirkung: Augenausschluss aus Strahlungsfeld (aus Strahlungsfeld (GantryGantry--Kippung)Kippung)

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AusblickAusblick

Simulation basierend auf PatientenstudienSimulation basierend auf Patientenstudienindividuelle Berechnung Uterusdosis bei individuelle Berechnung Uterusdosis bei Schwangeren Schwangeren Optimierung von AufnahmetechnikenOptimierung von AufnahmetechnikenEvaluation von KonversionsfaktorenEvaluation von Konversionsfaktoren

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CT-Studie (DICOM)

Resampling 2D Zuordnung Material und Massendichten

z.B.

AusblickAusblick

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VoxelphantomVoxelphantom

AusblickAusblick