Kvalitetskontroll røntgen Dose til homogent fantom. Jacob Nøtthellen

Transkript

1 Kvalitetskontroll røntgen Dose til homogent fantom Jacob Nøtthellen

2 A.Bakgrunn B.Metodikk C.Resultater D.Spin-off

3 A.Bakgrunn

4 Spørsmål fra radiolog etter kontroll av røntgenlab rundt 1990: Er dosene OK? Svar: Vi har ikke målt dosene.

5 Etter hvert som tiden gikk: Faren for å bruke for høye doser økte. De høye dosene skyldes den kv, mas og filtrering som brukes, ikke avviket mellom nominelle verdier og sanne verdier.

6 Etter hvert som tiden gikk: Dose til detektor og DAP ble dårligere indikatorer for effektiv dose til pasient enn tidligere fordi det brukes mer og varierende filtrering (Al og/eller Cu).

7 Jeg trengte en metode til å måle doser. Metoden tok det 10 år å utvikle. Nå er metoden utprøvd i fire år.

8 B.Metodikk

9 Dose til homogent fantom Plassér x cm PMMA Velg US Eksponér med AEC Beregn energi avsatt (energy imparted) i homogent fantom [mj/m²]

10 Dose til homogent fantom PMMA 21cm x 27 cm Felt Diameter 15 cm Vann Diameter 24 cm Felt Diameter 10 cm

11 Input 1. Modell av røntgenspekteret 2. Måling med Barracuda MPD 3. PMMA AEC kv, mas 4. Dose til vann (Monte Carlo ) Output 1. ESD [mgy] 2. Omregning fra DAP til avsatt energi 3. Avsatt energi i fantom [mj/m²]

12 Input 1. Modell av røntgenspekteret 2. Måling med Barracuda MPD 3. PMMA AEC kv, mas 4. Dose til vann (Monte Carlo ) Output 1. ESD [mgy] 2. Omregning fra DAP til avsatt energi 3. Avsatt energi i fantom [mj/m²]

13 PHYS. MED. BIOL., 1979, Vol. 24, No. 3: Computation of Bremsstrahlung X-ray Spectra and Comparison with Spectra Measured with a Ge(Li) Detector (R. BIRCH and M. MARSHALL). Spektrene er på formen I N A T T 0 1 T m c 0 2 Q dt dx 1 exp C 2 2 T T cot dt 0 og derfor upraktiske i bruk.

14 BIRCH & MARSHALL-spektrum I N N D A T A kv : 90 mas : 4 Kalibreringsfaktor : 1,000 Anodevinkel er 10 cm : 100 Filtrering : mm Be mm C mm Al mm Cu mm Pb cm PMMA cm vann cm luft cm muskel cm ben mm I 0,0 0,0 3,50 0,10 0,000 0,0 0, ,0 0,0 U T D A T A Luftkerma : 0,13343 mgy 15,28 mr ) Fotoner/mm² : 3,368E+06 3,057E-03 mj/cm² Fotoner/mm²mGy : 2,524E+07 22,91 mj/gycm² Middelenergi : 53,1 kev HVL : 5,535 mm Al HVL : 0,238 mm Cu

15 Parametrisering av K A og T Cu K A 4 i0 4 j0 a ( TF U er spenningen (kv). TF er totalfiltrering eksklusiv eventuelt Cu-filter (mm Al). ij U i ) j T e Cu i0 j0 k1 a ijk U i ( TF ) j ( Cu ) k T Cu er transmisjon gjennom Cu-filter referert til K A. U er spenningen (kv). TF er totalfiltrering eksklusiv eventuelt Cu-filter (mm Al). Cu er tilleggsfiltrering ( mm Cu).

16 Input 1. Modell av røntgenspekteret 2. Måling med Barracuda MPD 3. PMMA AEC kv, mas 4. Dose til vann (Monte Carlo ) Output 1. ESD [mgy] 2. Omregning fra DAP til avsatt energi 3. Avsatt energi i fantom [mj/m²]

17 K A

18 % GF FF fl mf % Lab 7 Siemens FD Her beregnes totalfiltrering og 0 mmal mmal kalibreringsfaktor som brukes til GF GF FF FF doseberegning. fl fl mf mf 16 % 3 % Barracuda-målinger Modell Barracu -14 % -5 % Dato SDD /cm mm Al mm Cu fokus kv ma ms mas pps kv ms K A /μgy TF HVL T Cu DF μ Gy (1m) % μ Gy %kv m² FEIL VEKT FF FF % 0 % FF % 0 % FF % 0 % FF % 1 % FF GF FF % 3 % GF FF % 0 % GF FF % 0 % GF FF % 0 % FF % 1 % GF FF % 0 % FF % -5 % GF FF % 0 % GF FF % -1 % FF % 0 % GF % FF % GF FF % -4 % FF GF FF % 0 % FF GF % -1 % GF Hi.TF FF % 0 % FF % GF FF % 02 % GF FF % 1 % GF % GF Hi.TF % -3 0 % FF % -1 % FF FF % -1 1 % FF % 0 % FF % -2 % FF % -2 %

19 Input 1. Modell av røntgenspekteret 2. Måling med Barracuda MPD 3. PMMA AEC kv, mas 4. Dose til vann (Monte Carlo ) Output 1. ESD [mgy] 2. Omregning fra DAP til avsatt energi 3. Avsatt energi i fantom [mj/m²]

20 PMMA AEC kv, mas Plassér x cm PMMA Velg US Eksponér med AEC Les av kv mas eventuell tilleggsfiltrering

21 Input 1. Modell av røntgenspekteret 2. Måling med Barracuda MPD 3. PMMA AEC kv, mas 4. Dose til vann (Monte Carlo ) Output 1. ESD [mgy] 2. Omregning fra DAP til avsatt energi 3. Avsatt energi i fantom [mj/m²]

22 Parametrisering av energifluens ( U, E ) 3 i0 4 j 1 a ij U i (1 E U ) j Ψ beskriver energispekteret U er spenningen (kv) E er fotonenergien (kev)

23 0 ( U, E ) 3 i 0 4 j 1 a ij U i (1 E U ) j I N N D A T A kv : 90 mas : 4 Kalibreringsfaktor : 1,000 Anodevinkel er 10 cm : 100 Filtrering : mm Be mm C mm Al mm Cu mm Pb cm PMMA cm vann cm luft cm muskel cm ben mm I 0,0 0,0 3,50 0,10 0,000 0,0 0, ,0 0,0 U T D A T A Luftkerma : 0,13343 mgy 15,28 mr ) Fotoner/mm² : 3,368E+06 3,057E-03 mj/cm² Fotoner/mm²mGy : 2,524E+07 22,91 mj/gycm² Middelenergi : 53,1 kev HVL : 5,535 mm Al HVL : 0,238 mm Cu kev

24 Monte Carlo, vannfantom, sylindrisk geometri

25 Parametrisering av MC-data K A og T Cu er allerede parametrisert. / TF K A TF 3 i0 Al 3 j0 a TF ij Cu U i ( TF ) [mmal j ] TF Cu [ mmal ] Cu 3 i0 Da er energifluens inn på fantomet parametrisert. a i U i

26 Parametrisering av MC-data Deretter beregnes T P (referert til energifluens) for vannfantom med tykkelse t. T e P 2 i2 2 j 2 a ij ( K A ) i t j (1 10 ) Da gjenstår bare energy imparted i forhold til (1-T P ).

27 Parametrisering av MC-data Energy imparted beregnes separat for primærfotoner og sekundærfotoner etter samme parametriseringsformel. EI 2 i0 3 j0 a ij ( U i ( t t U 10 ) i1 )( K A ) j

28 Input 1. Modell av røntgenspekteret 2. Måling med Barracuda MPD 3. PMMA AEC kv, mas 4. Dose til vann (Monte Carlo ) Output 1. ESD [mgy] 2. Omregning fra DAP til avsatt energi 3. Avsatt energi i fantom [mj/m²]

29 ESD [mgy] K A SSD = 70 cm BSF = 1,3

30 Input 1. Modell av røntgenspekteret 2. Måling med Barracuda MPD 3. PMMA AEC kv, mas 4. Dose til vann (Monte Carlo ) Output 1. ESD [mgy] 2. Omregning fra DAP til avsatt energi 3. Avsatt energi i fantom [mj/m²]

31 Omregning fra DAP til energi μgym² kg/m² = μj mgy kg/m² = mj/m² Praktisk enhet: g/cm² Omregning fra DAP til avsatt energi

32 Input 1. Modell av røntgenspekteret 2. Måling med Barracuda MPD 3. PMMA AEC kv, mas 4. Dose til vann (Monte Carlo ) Output 1. ESD [mgy] 2. Omregning fra DAP til avsatt energi 3. Avsatt energi i fantom [mj/m²]

33 Avsatt energi i fantom [mj/m²] Etter noe prøving og feiling ble denne størrelsen foretrukket fremfor mj og mj/kg.

34 Rund kollimator på toppen av PMMA. Eksponer/gjennomlys og registrer eksponeringsverdier. Husk å registrere SPD, SID og protokoll. Her brukes totalfiltrering og kalibreringsfaktor til doseberegning. Lab 7 BORD Siemens FD Målinger mmal GF FF μgy og m² refererer til fantomets exit surface Luft ESD Vann Dato mm Al mm Cu Fokus kv ma ms mas pps PMMA Dose Felt SPD SID T Cu DF μgy μgy g/cm² mgy H 2 O mj/m² g/cm² g/cm² P ut Pei Sei 1-P ut E avs P E avs S E avs FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF

35 Birch & Marshall INPUT PARAMETRISERING OUPUT SPEKTRUM10 PARAMETRISERING av spektrum. Monte Carlo PARAMETRISERING av primær K A. PARAMETRISERING av sekundær K A. PARAMETRISERING av primær og sekundær K W. EXCEL-ark for tilbakespredt stråling. EXCEL-ark for Barracuda EXCEL-ark for avsatt energi i vannfantom. Barracuda PMMA-fantom

36 C.Resultater

37 Omregningsfaktor fra DAP til avsatt energi i 20 cm fantom Philips INTEGRIS g/cm² Lavdose Normaldose Høydose

38 Energi avsatt i homogent 12 cm tykt fantom THORAX Lab 4M CR Front 125 kv Lab 1 Thoravision 150 kv Lab 6M Revolution 120 kv Lab 1 Definium 120 kv 0 Cu mj/m²

39 Effektiv dose / msv Effektiv dose for skolioseeksponeringer Lab Felt/cm² Felt/cm² år kg cm PMMA AP LAT Barn Medium Barn Stor Ungdom Liten Ungdom Medium Ungdom Stor Voksen Liten Voksen Medium Voksen Stor Stor Stor MediumMedium Liten Liten Stor Stor MediumMedium Liten Liten Stor Stor MediumMedium AP LAT AP LAT AP LAT AP LAT AP LAT AP LAT AP LAT AP LAT Voksen Voksen Voksen Voksen Voksen Voksen UngdomUngdomUngdomUngdomUngdomUngdom Barn Barn Barn Barn

40 D.Spin-off

41 K A = f ( kv, mas, avstand, mm Al, mm Cu) Funksjonen f er en fysisk lov. Den er nå kjent og parametrisert for en anodevinkel på 10. Barracuda-målinger blir noe helt annet enn før da funksjonen f var ukjent. Sammenligner målt K A og modellens K A Stråleutbytte blir indirekte måling av mas Målingene kan tilpasses dosemålingene Umiddelbar informasjon om feilmåling Spin-off fordi det ikke var meningen å ta med modellene inn på lab en.

42 Ellinor fortsetter....