Page 21 - IFM_201306_vA 150 dpi

Inżynier i Fizyk Medyczny 6/2013 vol. 2 301
kontrola jakości / quality control artykuł naukowy / scientific paper
musi odpowiadać wodzie w obrazowaniu rentgenowskim (bo
różni się składem i liczbą atomową). W przypadku materiału
Plastic Water obserwowana różnica wynika prawdopodobnie
z kilkuprocentowej domieszki wapnia. Oczywiście specyfikacja
tego materiału zawiera informację, że Plastic Water odpowiada
wodzie tylko dla promieniowania X o energii powyżej 150 keV.
Jednocześnie producent oferuje inne wersje materiału, które
dzięki innemu składowi odpowiadają wodzie także dla niższych
energii [5].
Przedstawione różnice mają swoje praktyczne implikacje.
Stosowane w radioterapii systemy planowania leczenia pozwa-
lają na obliczenie przewidywanego rozkładu dawki w tkankach
pacjenta podczas napromieniania terapeutycznego. Obliczenia
te są wykonywane w oparciu o dane z tomografii. W obrazie
tomograficznym wodzie odpowiada zero jednostek Hounsfiel-
da, natomiast dla polistyrenu są to wartości na poziomie minus
kilkudziesięciu jednostek Hounsfielda. Na podstawie danych
zawartych w obrazie tomograficznym system planowania lecze-
nia przyjmie, że fantom z polistyrenu osłabia promieniowanie
X mniej niż woda, podczas gdy dla wiązki terapeutycznej będzie
odwrotnie. Uniemożliwia to proste wykorzystanie fantomów
z polistyrenu do sprawdzenia poprawności całego procesu ra-
dioterapii, od tomografii do napromienienia. Podobne ograni-
czenia dotyczą także niektórych fantomów antropomorficznych
naśladujących anatomię człowieka [6]. Dobierając fantom do za-
stosowania, należy pamiętać o tym, że fantom może poprawnie
symulować tkanki jedynie w pewnym zakresie energii promie-
niowania X.
Zależność jednostek Hounsfielda
od gęstości elektronowej
Wykorzystywanie w radioterapii obrazów tomograficznych jako
źródła informacji o gęstości tkanki niesie ze sobą pewne ryzyko.
Wynika ono ze względności skali Hounsfielda, która jest stoso-
wana w tomografii, do opisu tkanek. W obrazie tomograficznym
każdemu materiałowi przypisywana jest wartość liczbowa wyni-
kająca z ilorazu współczynników osłabienia promieniowania dla
tego materiału i wody. Iloraz ten zależy od energii promieniowa-
nia X (Rys. 1). W związku z tym wartość jednostek Hounsfielda
przypisanych danemu materiałowi również zależy od energii
promieniowania, czyli będzie się różnić dla różnych tomogra-
fów i różnych ustawień wysokiego napięcia. Często stosowaną
metodą radzenia sobie z tym problemem jest „kalibrowanie”
systemów planowania leczenia do pracy z danym tomografem
[7]. Kalibracja polega na wyznaczeniu zależności pomiędzy
wartościami Hounsfielda a względną gęstością elektronową,
o którą oparte są obliczenia dawki, a następnie wpisaniu jej do
systemu planowania leczenia (Rys. 2a). Zależność wyznacza się,
wykonując „badanie” fantomu, który zawiera elementy wykona-
ne z materiałów symulujących różne tkanki pod względem skła-
du i gęstości. Materiały tkankopodobne zawarte w fantomach
producentów różnią się jednak między sobą składem, a same
fantomy mają różne kształty i rozmiary. Wielkość fantomu ma
wpływ na stopień wystąpienia zjawiska utwardzania promienio-
wania, czyli zmiany widma promieniowania podczas przecho-
dzenia przez fantom, a przez to i na wartości jednostek Houns-
fielda. W efekcie krzywe kalibracyjne uzyskane z zastosowaniem
różnych fantomów nie są identyczne (Rys. 2b).
Rys. 2 . Zależność jednostek Hounsfielda w rentgenowskiej tomografii komputero-
wej od względnej gęstości elektronowej wyznaczona dla różnych tomografów (a)
oraz dla czterech różnych fantomów (b) [7]
Identyczne osłabienie
wiązki to nie wszystko
Fantomy symulujące pacjenta są niezbędne na przykład w te-
stach dotyczących działania systemu automatycznej kontroli
ekspozycji AEC (Automatic Exposure Control ) w rentgenodiagno-
styce [8]. Podczas pomiarów na stole aparatu rentgenowskiego
umieszcza się fantom pokrywający całe pole promieniowania
i odpowiadający przeciętnemu pacjentowi pod względem osła-
biania promieniowania. Odpowiedni fantom wykonany z PMMA
może mieć na przykład wymiary 30 cm × 30 cm × 15 cm i ważyć
kilkanaście kilogramów. Takie samo osłabienie wiązki promie-
niowania rentgenowskiego można osiągnąć także za pomocą
znacznie cieńszych fantomów, wykonanych na przykład z alum-
inium lub miedzi. Dzięki mniejszej grubości metalowego fanto-
mu istniejemożliwość zamocowania go do głowicy aparatu. Pole
promieniowania ma w tym miejscu mniejsze wymiary niż na sto-
le, dzięki czemu fantom może być mniejszy. Widmo promienio-
wania z lampy rentgenowskiej po przejściu przez metalowy filtr
ma jednak inną charakterystykę, niż to samo widmo po przejściu
przez fantom z PMMA (Rys. 3). Nawet jeżeli rzeczywista kerma
w powietrzu za fantomem będzie w obu przypadkach identycz-
na, odczyt z detektora promieniowania umieszczonego za fan-
tomem może się różnić ze względu na różną czułość detektora
dla różnych energii. Dotyczy to zarówno komory systemu AEC,
jak i detektora stosowanego przez fizyka podczas testów apa-
ratury. Wykorzystując fantomy z materiału znacząco różniącego
się składem od tkanki, należy więc rozważyć ewentualny wpływ
tej różnicy na wynik pomiarów.