LUUDENSITOMEETRIA SEADME DOSIMEETRILINE KVALITEEDIKONTROLL

Transcription

1 TARTU ÜLIKOOL LOODUS- JA TEHNOLOOGIATEADUSKOND Füüsika Instituut Karen Atabekjan LUUDENSITOMEETRIA SEADME DOSIMEETRILINE KVALITEEDIKONTROLL Juhendaja: Kalle Kepler Tartu 2011

2 SISUKORD KASUTATUD LÜHENDID SISSEJUHATUS LUUDENSITOMEETRIA MEETODID Kahe energiaga röntgen-absorptsiomeetria (DXA) Muud luudensitomeetria meetodid: QCT, pdxa, pqct, QUS Doos DXA-skaneerimisel DXA SEADME DOSIMEETRILINE KVALITEEDIKONTROLL KATSEMETOODIKA JA APARATUUR KATSE TULEMUSED TULEMUSTE ARUTELU JA JÄRELDUSED KOKKUVÕTE KASUTATUD KIRJANDUS SUMMARY

3 KASUTATUD LÜHENDID DXA (DEXA) - kahe energiaga röntgen-absorptsiomeetria (ingl dual-energy X-ray absorptiometry) DPA - kahe footoniga absorptsiomeetria (ingl dual photon absorptiometry) QCT - kvantitatiivne kompuutertomograafia (ingl Quantitative Computed Tomography) pdxa - perifeerne kahe footoniga absorptsiomeetria pqct - perifeerne kvantitatiivne kompuutertomograafia QUS - kvantitatiivne ultraheli (ingl Quantitative Ultrasound) BMD - luu mineraalne tihedus (ingl bone mineral density) PB - paralleel(kiirte)kimp (ingl pencil beam) FB - lehvikkimp (ingl fan beam) MPD - multifunktsionaalne kiirgusdetektor (ingl multi-purpose detector) HVL - poolnõrgestuspaksus (ingl HalfValue layer) 3

4 1. SISSEJUHATUS Kahe energiaga röntgen-absorptsiomeetria meetod (dual-energy X-ray absorptiometry, lühendatult DEXA või DXA) arendati välja aastate keskel varasemast meetodist, nn kahe footoniga absorptsiomeetria (dual photon absorptiometry, DPA) meetodist [1]. Oma kõrge täpsuse, lühikeste ülesvõtteaegade, madala doosi ja stabiilse kalibratsiooni tõttu, osutus DXA väga sobivaks seadmeks osteoporoosi diagnoosimisel ja ravi määramisel. Osteoporoos (e. luuhõrenemine) on skeleti haigus, mille puhul väheneb luude mass ja häirub luukoe struktuur [2]. Selliste muutuste tagajärjel muutuvad luud hapraks ja hõredaks ning murduvad kergesti. Luuhõrenemisest tingitud luumurde kutsutakse haprusmurdudeks, nende sagedus suureneb vanusega. Üle 50-aastase naise eluaegne risk osteoporoosist tingitud luumurruks on 50%, sama vana mehe eluaegne risk osteoporoosist tingitud luumurruks on 20%. Osteoporoos on kõige sagedasem luukoe ainevahetuslik haigus: hinnanguliselt on Eestis kolmandikul üle 60-aastastest naistest ja pooltel üle 70-aastastest naistest osteoporoos. Osteoporoos on haigus, mida on võimalik ennetada ja ravida. Paljud haprusmurrud on samuti välditavad, kui see õigel ajal diagnoosida, ravida ja vajaduse korral muuta oma elustiili. Luudensitomeetrias enamasti kasutatavad DXA seadmed, toimivad ioniseeriva kiirguse baasil, millega teatavasti kaasneb alati teatud terviserisk kiiritatavale isikule.. Seetõttu vajaksid need seadmed regulaarset kvaliteedikontrolli. On kasutusel luudensitomeetrite püsivuskatsetuste metoodikad [3-5], milles võrreldakse regulaarselt standardfantoomi peal mõõdetud luutiheduse näitajat esialgse baasnivooga. Kahjuks puudub nendes, enamasti tootja poolt ette antud metoodikates, osa, mis näeks ette dosimeetrilise suuruste (nt neeldumisdoos) otsese mõõtmise. Seni ei ole veel koostatud rahvusvahelist metoodilist juhendit ega standardit, mis sisaldaks patsiendidoosi vastavaid diagnostilisi referentsväärtusi ega täpseid juhiseid meditsiinifüüsiku poolt seadme dosimeetrilise kvaliteedikontrolli teostamiseks. Käesoleva töö eesmärgiks on võrrelda erinevaid luudensitomeetria meetodeid, teostada kvaliteedimõõtmised DXA-tüüpi luudensitomeetril ja täiendada Tartu Ülikooli katsekojas seni kasutusel olnud luudensitomeetrite kvaliteedikontrolli metoodikat. Senise metoodika puuduseks oli dosimeetri detektori röntgenkiirtekimbus paigutamise ebatäpsus, mis ei võimaldanud saada korrektseid ja korratavaid väärtusi röntgentoru piikpinge ja röntgenkiirguse doosi mõõtmisel. Töö eesmärgiks oli määrata luudensitomeetri skaneeriva lehvikkimbu profiil (mõõtmed) ja kirjeldada dosimeetri detektori täpne paigutus patsiendilaual piikpinge ja doosi mõõtmiseks. 4

5 2. LUUDENSITOMEETRIA MEETODID Tänapäeval eksisteerivad mitmed mitteinvasiivsed meetodid osteoporoosi diagnoosimiseks ja luumurdude kõrgendatud riski hindamiseks [1]. Nende hulgas on kõige levinumaks kahe energiaga röntgen-absorptsiomeetria (ingl dual energy X-ray absorptiometry, DXA) meetod, kuid kasutamist leiavad veel näiteks kvantitatiivne kompuutertomograafia (ingl quantitative computed tomography, QCT), perifeerne kahe energiaga röntgen-absorptsiomeetria (pdxa), perifeerne kvantitatiivne kompuutertomograafia (pqct), radiograafiline absorptsiomeetria (RA) ja kvantitatiivne ultrahelidiagnostika (ingl quantitative ultra sound, QUS). Need meetodid erinevad üksteisest füüsikaliste ja metoodiliste aluste ja kliinilise kasutavuse poolest Kahe energiaga röntgen-absorptsiomeetria (DXA) DXA on röntgenograafiline tehnika, mis on peamiselt kasutatav ühe materjali tiheduse määramiseks mingi teise materjali tiheduse suhtes, teades mõlema materjali nõrgenemistegureid erinevate röntgenkiirte energiate jaoks [5]. Osteoporoosi mitteinvasiivsete diagnostikameetodite hulgas on DXA-meetod kõige sagedamini kasutatav tänu selle kõrgele täpsusele, kiirele skaneerimisajale ja stabiilsele kalibratsioonile. DXA-meetod võimaldab skaneerida lülisammast ja puusaluud, mida peetakse osteoporoosi korral kõige olulisemateks uurimispiirkondadeks, sest need on murdekohad, mis kõige sagedamini põhjustavad olulist elukvaliteedi halvenemist ja kõrgendatud suremust. Luudensitomeetrilise DXA-meetodi puhul hinnatakse kahe erineva energiaga röntgenkiire nõrgenemist nendes piirkondades [6]. Röntgenspektri kõrge ja madala energiaga piirkondade võrdlus annab luu mineraalse tiheduse (ingl bone mineral density, BMD) väärtuse. Patsiendi poolt saadud doos ühe skaneerimise käigus on suhteliselt väike ja on võrreldav loodusliku keskmise taustkiirguse ühe-kahe päeva doosiga [5]. Täpsemalt tuleb DXA uuringuga kaasnevatest kiirgusdoosidest juttu jaotises 2.3. DXA on varasema uuringumeetodi - kahe footoniga absorptsiomeetria (DPA) - edasiarendus. Erinevus seisneb peamiselt selles, et DPA puhul kasutatakse raadionukliidide (nt Gd-153) kiirgust. Esimesed DXA-süsteemid olid paralleelkimbuga (ingl pencil beam, PB) ning olid iseloomustatud väikeste efektiivdoosidega ja üsna suurte ülesvõtteaegadega. Teise põlvkonna, lehvik- ja koonuskimbuga (ingl fan beam, FB, ja ingl cone beam, CB) DXA-seadmete kasutuselevõtuga skaneerimisajad lühenesid, kuid doosid kasvasid oluliselt [7]. Seetõttu peab erilist tähelepanu pöörama kõrgendatud kiirguskaitsenõuetele. Tänapäeval puuduvad siiski sisenddoosi lubatud 5

6 tolerantsi ja aktsepteerimise kriteeriumid, ja samuti põhjalikud DXA-süsteemide kvaliteedikontrolli juhendid. DXA skaneerimisel on mõõtetäpsus piiratud pehmete kudede muutliku koostise tõttu. Vastavalt hinnangutele on standardmääramatus kuni 6% [1]. Röntgenkiirte intensiivsus vastasmõjul ainega (või patsiendiga) nõrgeneb mitme protsessi tõttu. Diagnostilise kiirguse puhul need on peamiselt koherentne hajumine, Comptoni hajumine ja fotoelektriline efekt [5]. Nende mõju üldisemal juhul kirjeldatakse järgmise valemiga: (1) kus on kiirguse intensiivsus enne aine sisenemist, on materjali kihi paksuse (cm) läbinud kiirguse intensiivsus ja (cm-1) on integraalne lineaar nõrgenemistegur. Lineaarnõrgenemisteguril on järgmised omadused: väheneb kiirgusfootoni energia kasvamisega diagnostiliste energiate vahemikus; suureneb läbitava aine tiheduse suurenemisega; suureneb läbitava aine aatominumbri suurenemisega. Röntgenkiirguse nõrgenemist saab kirjeldada ka teisiti, nn massnõrgenemistegurit kasutades: ( ) ( ) ( ) (2) kus ( ) on massnõrgenemistegur (cm 2 /g) ja on aine pindtihedus. Integraalne nõrgenemistegur hõlmab kõiki kiirguse nõrgenemises osalevaid vastasmõjusid (fotoelektriline efekt, Comptoni hajumine ja koherentne hajumine) vastavate nõrgenemistegurite summana. ( ) ( ) ( ) ( ) (3) Massnõrgenemistegurite väärtused on leitavad vastavate mõõtmiste põhjal koostatud tabelitest [5]. Juhul kui tegu ei ole homogeense materjaliga, iga aine pindtihedus on korrutatud vastava nõrgenemisteguriga ja seejärel summeeritud. erineva materjali korral valem (2) on esitatav kujul: ( ) (4) 6

7 Kuna luudensitomeetrias uuritavad objektid ei ole homogeensed materjalid, vaid koosnevad väga erinevatest komponentidest, mida saab lihtsustatult jagada kaheks komponendiks: luukude ja pehmed koed, kus viimased omakorda jagunevad rasvaks ja rasvavabaks pehmeks koeks. DXA-meetod baseerub kolmel fundamentaalsel eeldusel [5]: Röntgenkiirte läbiminek patsiendi kehas on täpselt kirjeldatav valemiga (4) Iga individuaalne patsiendi keha pildi piksel on kahekomponendiline süsteem, luu- ja pehme kude, või kui luu puudub, siis rasv ja rasvavaba kude; tervikuna kirjeldab DXA keha koostist kolmekomponendilise mudelina; Vahetult luud katval pehmel koel eeldatakse sarnast koostist ja omadusi, kui pehmel koel, mis asub luu lähedal, kuid ei kata luud. Edasi on tuletatav tundmatu aine (nt luukoe) pindtiheduse valem lihtsustatud kujul kahe erineva monokromaatse röntgenkiirguse korral. Nõrgenemisvõrrandid kummagi energia korral näevad välja järgmiselt: *( ) ( ) + (5) *( ) ( ) + (6) Antud juhul ülaindeksid ja tähistavad kõrge ja madala energiaga röntgenkiirgust, indeksid ja vastavalt pehmet kude ja luukude. Sarnaseid võrrandeid kasutatakse ka juhul, kui uuritav piirkond ei sisalda luud, sellel juhul kaheks komponendiks (materjaliks) on rasv ja rasvavaba pehme kude. Tähistades ( ) ( ) (7) avaldub võrrand otsitava luukoe pindtiheduse jaoks järgmiselt: ( ) ( ) ( ) ( ) (8) 7

8 Avaldised pehme koe jaoks on leitavad sarnasel kujul. Nagu nimest nähtub, kasutatakse DXA-meetodis kahe erineva (footoni) energiaga röntgenkiiri. On olemas kaks viisi kahe energia-maksimumiga spektrite saamiseks: röntgentoru pinge vaheldumise või K-serva filtreerimise teel [5]. Esimese meetodi puhul, mis on kasutusel firma Hologic poolt toodetud densitomeetritel, rakendatakse röntgentorule vaheldumisi kaks erinevat pinget (näiteks 70 kv ja 140 kv). Tekitatakse lühikesed (8.33 ms 60-hertsise ja 10 ms 50-hertsise toiteallika puhul) kiirgus-impulsid. Lisaks kasutatakse ka filtrit, mis kõrgema pinge puhul eemaldab spektrist väiksema energiaga röntgenkiirguse osa. Mehaaniliselt ja elektroonselt sünkroniseeritud filter, pinge vaheldumine ja detektorid võimaldavad kordamisi koguda madala- ja kõrgenergeetilist informatsiooni iga allika-detektori positsiooni jaoks. Teise meetodi puhul kasutatakse spetsiaalset K- serva neeldumisfiltrit, mille tulemusena röntgenkiirguse spekter jaguneb kaheks tipuks. Näiteks torupinge 100 kv korral kasutatakse tavaliselt tseeriumit (GE Lunar) või samaariumit (Norland) [8]. Sellistes süsteemides energiate eraldamine toimub detektori sees. Joonisel 1 on toodud nende kahe meetodiga saadud röntgenkiirte spektrid. Joonis 1 Kahe energiatipu tekitamine röntgentoru pinge vaheldumise (roheline) ja röntgenkiirguse filtreerimise (sinine) teel [8]. 8

9 2.2. Muud luudensitomeetria meetodid: QCT, pdxa, pqct, QUS QCT Kvantitatiivse kompuutertomograafia (QCT) meetodit on võimalik kasutada iga tavalise kompuutertomograafia (KT) aparaadi peal [1]. Luu tiheduse väärtuse saamiseks KT-aparaat kalibreeritakse kasutades luutiheduse standardfantoomi [9]. Sel viisil saab leida vastavuse KTarvude ja luuekvivalendi väärtuste vahel. KT-skaneeringul kogutud andmete põhjal on võimalik saada kolmemõõtmeline kujutis, mille abil saab arvutada koe reaalse ruumilise tiheduse jaotuse (mg/cm 3 ). Võrreldes QCT meetodiga annavad muud luudensitomeetria meetodid kahemõõtmelisi kujutisi ja suurus mis leitakse luu tiheduse jaoks on sel juhul pindtihedus (või teisiti luu mineraalne tihedus, BMD) ja selle ühikuks on (g/cm2) [5]. QCT doos on tavalisele KT-uuringule vastavast doosist oluliselt väiksem [1, 10]. Antud meetodi tulemused on usaldusväärsed tänu sellele, et uuritav lülisamba trabekulaarne luu on väga tundlik vananemise ja haiguse suhtes. QCT puuduseks on DXAga võrreldes üldiselt suurem efektiivdoos, kuni 1 msv [13]. pdxa ja pqct Vaatamata DXA süsteemide laiale levikule, arenevad pidevalt ka seadmed perifeerse skeleti hindamiseks [1]. Kasutades DXA printsiipe, skaneeritakse perifeerse kahe energiaga röntgenabsorptsiomeetria (pdxa) puhul käsivart või kandluud. pdxa eeliseks on suhteliselt madal maksumus ja üliväike doos. Perifeerse kvantitatiivse kompuutertomograafia (pqct) puhul skaneeritakse samuti vaid käsivart. Nagu ka QCT puhul, siin on võimalik arvutada ruumilise tiheduse väärtused [4]. QUS Kvantitatiivse ultraheliuuringu (QUS) süsteemid on selle poolest erinevad, et ioniseeriva kiirguse asemel kasutatakse ultraheli, mille tõttu nendele seadmetele ei laiene röntgenkiirgusega seotud regulatiivsed nõued [1]. Ultrahelimeetodi sagedaim mõõtmiskoht on kand. Kand on valitud seetõttu, et see sisaldab suurt ruumala trabekulaarset luud suhteliselt siledate pindade vahel ja on kergelt ligipääsetav mõõtmisteks. Saadetud ultraheli impulss nõrgeneb koes, kudedelt peegeldunud ja nõrgenenud signaal registreeritakse ja võrreldakse referentsväärtusega. Teades nõrgenemist, on võimalik arvutada nn laiaribalise ultraheli nõrgenemistegur BUA (ingl broadband ultrasonic attenuation, ühik db/mhz) ja helikiirus kannas. Mõlemad parameetrid on madalama väärtusega 9

10 osteoporoosiga patsientidel. QUS-seade on suhteliselt odavam kui DXA-seade ja võib olla toodetud ka kompaktse seadmena, mis võimaldab neid kasutada ka väljaspool haiglat. Tänapäeval ei ole see metoodika veel hästi välja arendatud ja selle kasutatavusega on mitmeid probleeme. Üks on näiteks see, et BUA väärtused on leitud vaid väga väikese hulga uuritavate jaoks, mistõttu ei saa kindlalt rääkida selle suuruse korrelatsioonist BMD väärtusega ja luumurdude riskiga [11] Doos DXA-skaneerimisel Neeldumisdoos DXA-seadmete talitlus põhineb ioniseeriva kiirguse kasutamisel. Seetõttu saavad skaneeritavad isikud ja röntgenaparaadide operaatorid iga protseduuri tulemusena teatud kiirgusdoosi. Neeldumisdoos on määratud koe massiühikus neelatud energiaga [12]. (9) Neeldumisdoosi ühikuks on grei (Gy); 1 Gy = 1 J/kg. Efektiivdoos Inimese kogu kiirgusriski iseloomustavaks suuruseks on efektiivdoos. Peale neeldunud energia võtab efektiivdoos arvesse ka kiirguse liiki ja koe kiirgustundlikkust [5]. Efektiivdoos arvutatakse neeldumisdooside kaalutud summana üle kogu keha, kusjuures iga elundi või koe neeldumisdoos korrutatakse vastavate koe- ja kiirgusfaktoritega [12]. (10) kus on nn koefaktor, mis väljendab koe või elundi suhtelist tundlikkust ioniseeriva kiirguse suhtes, on kiirgusfaktor, mis sõltub antud kiirgusliigi suhtelisest kahjustavat toimest, on neeldumisdoos koes kiirguseliigi korral. Patsiendi poolt saadud efektiivdoosi ei ole võimalik otseselt mõõta, vaid saab hinnata kahel viisil: naha sisenddoosi (ESD) või doos-pindala (korrutise) (DAP) põhjal [6, 7]. Kuna luudensitomeetria protseduurides saadud doosid on suhteliselt väikesed [13], siis ei tule arvesse deterministlikud efektid, ja dooside määramine on vajalik vaid stohhastiliste efektidega (geneetilised kahjustused ja erinevad vähivormid) seotud riskide arvestamiseks. 10

11 Efektiivdoosid, mida patsiendid saavad DXA-luudensitomeetrias, sõltuvad röntgenseadme tüübist (paralleel-, lehvik- või koonuskimp), ülesvõtteparameetritest (röntgentoru pinge ja vool, skaneerimiskiirus) ja sellest, millist kehapiirkonda skaneeritakse [5]. Erinevad allikad annavad erineva hinnangu DXA-skaneerimisel põhjustatud efektiivdoosidest. Huda ja Morin hindasid AP lülisamba skaneerimisel saadavaks efektiivdoosi vahemikuks 0.5 kuni 4.5 µsv, keskväärtusega 2.5 µsv [13]. Itaalia uurijate teostatud katsete (lülisamba AP-skaneerimine kolme erineva densitomeetriga, korratud 20 korda) andmetel ulatus efektiivdoos väärtuseni 1.42 µsv paralleelkimbuga seadme korral ja kuni µsv lehvikkimbuga luudensitomeetri puhul [11]. Hiljutiste uuringute tulemused on kooskõlas nende dooside suurusjärguga [5, 10]. Näiteks käsivarre skaneerimisel on efektiivdoos tüüpiliselt alla 1µSv. Lülisamba, puusaluu ja kogu keha skaneeringud põhjustavad paralleelkimbuga seadme korral efektiivdoosi umbes 1 µsv ja lehvikkimbu puhul kuni ligi 10 µsv. Koonuskimbuga DXA-seadmete kohta palju informatsiooni ei ole, kuid doosid peaksid olema sarnased lehvikkimbu omadega. 11

12 Joonis 2 Täiskasvanute efektiivdoosid mõnede diagnostilise radioloogia protseduuride ja loodusliku kiirgustaustaga seoses [5]. Hajunud kiirgus Röntgenkiirte hajumine on protsess, mille käigus footonid kalduvad kõrvale oma esialgsest sirgjoonelisest trajektoorist, mille põhjuseks on vastasmõju läbitava aine elektronidega. Eristatakse elastset (koherentset) ja mitteelastset (Compton i efekt) hajumist [12]. Hajumist on oluline teada selleks, et garanteerida ohutust kõigepealt personalile, kuid ka patsientidele ja teistele võimalikele külastajatele. Hajumise hindamiseks mõõdetakse doosikiirust dosimeetriga teatud kaugustel patsiendist/fantoomist ning seejärel võrreldakse tulemust etteantud piirmääraga. Üldiselt ei ole paralleelkimbuga DXA-seadme puhul hajumine murettekitav, kuna juba patsiendi otsedoosid on küllalt väikesed. Lehvik- ja koonuskimbu puhul saavutab see juba väärtuse, mis võiks potentsiaalselt tekitada ohtu patsiendi juures viibivatele inimestele. See tõstab esile vajaduse spetsialistide järele, kes oskaks hinnata hajunud kiirguse jaotust ruumis ja optimeerida kiirgustõkete kasutamist. 12

13 3. DXA SEADME DOSIMEETRILINE KVALITEEDIKONTROLL Luudensitomeetria röntgen-absorptsiomeetria meetodil on seotud röntgenkiirguse doosidega, mis on väikesed võrreldes muude tavaliste radiograafiliste protseduuridega, näiteks rindkere- ja hambaröntgenuuringutega [14]. Üldjuhul on DXAga seotud doos võrreldav ühepäevase loodusliku fooni doosiga [7]. Siiski, arvestades ioniseeriva kiirguse kahjulikku toimet kuitahes väikeste dooside korral, on tarvilikud täpsemad ja rangemad kvaliteedikontrolli programmid ka DXA-süsteemidele, et hinnata ja kinnitada nende parameetrite nõutavat täpsust ja korduvust. Üks väga oluline kvaliteeditagamise protseduur on DXA-süsteemi igapäevane kontroll testfantoomi kasutades [15]. Selle operatsiooni käigus tehakse seadmele kalibratsioon. Pika aja jooksul, suure arvu kontrollkatsete olemasolul, on võimalik avastada isegi väikeseid kõrvalekaldeid seadme stabiilsuses. Siiski on tarvis regulaarselt läbi viia ka põhjalikumaid toimimisnäitajate mõõtmisi. Järgnevalt vaadeldakse DXA-süsteemiga seotud toimimisnäitajaid ning nende mõõtmise või hindamise katseid. Kõrgepinge täpsus ja korduvus. Röntgentoru pinge on röntgenseadmete üks tähtsamaid talitlusparameetreid, kuna pinge mõjutab tugevalt saadud pildi kvaliteedi ning patsiendi neeldumisdoosi. Täpsus väljendab erinevust DXAsüsteemil valitud ja tegelikult mõõdetud pinge vahel. Hea korduvus on iseloomustatud madala variatsiooniteguriga (standardhälbega) pinge mõõtmiste seerias. Ekspositsiooni korduvus Ekspositsiooni korduvuse all mõistetakse DXA-seadme poolt järjestikustel ühesuguste parameetritega ekspositsioonidel emiteeritud kiirgusdoosi väärtuste ühtelangevust. Hea korduvus on iseloomustatud madala variatsiooniteguriga (standardhälbega) kiirgusdoosi mõõtmiste seerias. Ekspositsiooniaja korduvus Ekspositsiooniaja korduvuse kontroll on sama oluline kui ekspositsiooni korduvuse kontroll, kuna ekspositsiooniaeg mõjutab otseselt röntgentoru laengut (mas), mis määrab summaarse röntgenfootonite arvu. See omakorda määrab patsiendi poolt saadud neeldumis- ja efektiivdoosi. Ekspositsiooni ja ekspositsiooniaja korduvust kontrollitakse selleks, et garanteerida optimaalsed patsiendidoosid, samal ajal saavutades maksimaalselt informatiivsed (kontrastsed) pildid. 13

14 Poolnõrgestuspaksus (Half Value Layer, HVL) Poolnõrgestuspaksus (HVL) iseloomustab kiirguse kvaliteeti ja on oluline parameeter radioloogiaprotseduuride ohutuse hindamisel. Poolnõrgestuspaksus on teatud materjali (enamasti alumiiniumi) paksus, mille läbimisel kiirte algintensiivsus väheneb kaks korda. Selle määramiseks mõõdetakse doos erinevaga paksusega filtrite korral. HVL leitakse kiirguse intensiivsuse vähenemise eksponentsiaalse valemi (1) järgi või logaritmiliselt graafikult. TÜ Katsekoja metoodika aastal koostatud ja praegu kasutatava metoodika eesmärk on ekspositsiooni ja röntgentoru pinge korduvuse kontroll etteantud ülesvõtteparameetrite korral ja ekspositsiooni lainekuju määramine [16]. Kasutades dosimeetrilist mõõtekomplekti Barracuda (lugemisseade ja MPDdetektor) (RTI Electronics AB, Mölndal, Rootsi), dosimeetriaandmete registreerimise ja töötlemise programmi ortigo (RTI Electronics AB, Mölndal, Rootsi) ja standardfantoomi (6x2.5 cm PMMA või 15 cm vesifantoom), teostatakse fikseeritud ekspositsioonitingimustel mitu ülesvõtet. Saadud andmete alusel (mõõdetud pinge, kiirgusdoos, ekspositsiooniaeg) arvutatakse variatsioonitegurid nende suuruste korduvuse hindamiseks. Lisaks, kontrollitakse ka röntgenkiirguse kvaliteeti, mille jaoks mõõdetakse alumiiniumfiltrite abil poolnõrgestuspaksus HVL. Variatsiooniteguri (valimi standardhälve jagatud keskmise väärtusega) valem on: ( ) (11) kus on ühe mõõtmise ekspositsiooniparameetri väärtus (kvp, kiirgusdoos või ekspositsiooniaeg), on ekspositsioonide arv, on keskmine ekspositsiooniparameetri väärtus (kvp, kiirgusdoos või ekspositsiooniaeg). Vastavuskriteeriumid, mis peavad olema rahuldatud on järgmised: 14

15 Ekspositsiooni korduvus: IEC :1998; Variatsioonikoefitsient 0.05 IEC :1999 EC Radiation Protection 91:1997 ± 10% keskväärtusest ± 20% keskväärtusest, doos/mas Röntgentorule rakendatud pinge korduvus EC Radiation Protection 91:1997 ± 5% keskväärtusest Kontrollitakse ka röntgenkiirguse kvaliteeti, mille jaoks leidakse alumiiniumfiltrite abil poolnõrgestuspaksuse väärtust. Selleks tehakse ülesvõtted 1, 2, 2.5, 3 ja 4 mm paksuse alumiiniumi filtri korral fikseeritud kõrgepingel, vahetades filtrit selleks ettenähtud statiivisahtlis. Kiirgusdoosi registreeritakse Barracuda dosimeetriga. Poolnõrgestuspaksuse arvutamine baseerub kiirguse nõrgenemise võrrandil (1). Senise metoodika probleemid Paljude katselaborite (sh TÜ katsekoja) kogemus on näidanud, lehvik- ja koonuskimbuga, ja eriti väga kitsa paralleelkimbuga (nn pliiats -kimbuga) luudensitomeetrite dosimeetrilisel kontrollimisel võib tekkida raskusi dosimeetri kiirgusdetektori täpse positsioneerimisega kiirtekimbu suhtes. Mingil määral on võimalik näha lahendust lehvikkimbuga luudensitomeetri korral, kui kiirtekimbu ristlõige detektori kohal peaks enam-vähem katma detektori aktiivse ala. Katsekoja metoodika oli seni kohandatud luudensitomeetria röntgenseadmele Prodigy Advance (GE Medical Systems Lunar), kuid ei olnud ette nähtud detektori täpset positsioneerimise eeskirja. Antud DXA-süsteem kasutab kitsast lehvikkimpu nurgaga 4.5. Kiirtekimbu illustratiivne skanneerimisteekond on toodud Joonisel 3. Seda kitsast lehvikkimbu ristlõiget laua pinna tasandis võib iseloomustada lauaga pikisuunalise mõõtmega - laiusega (Joonisel 3 kujutatud punase ristküliku pikem külg, millega risti liigub kiirtekimp) ja lauaga ristisuunalise mõõtmega kõrgusega (Joonisel 3 kujutatud punase ristküliku lühem külg, mille sihis liigub kiirtekimp). Röntgenkiirte allikas ja detektor mõlemad 15

16 liiguvad risti patsiendilaua pikitelje suhtes, jõudes laua piirini (või seadme tarkvaraga seatud piirini), nihutatakse statiivi piki laua telge edasi ja röntgenkiirte allikas ja detektor liiguvad risti lauda tagasi. Joonis 3 Kitsa lehvikkimbuga DXA-süsteemi skeem koos kiirtekimbu teekonnaga [17]. Senise metoodika põhiprobleemiks oli see, kuidas paigutada kasutusel olev detektor õigesti nii, et saaks korrektselt DXA-seadme doosi ja kõrgepinge väärtusi hinnata. Kui paigutada MPD-detektor suvaliselt, siis väga tõenäoline, kiirtekimbu väikeste (tundmatute) mõõtmete tõttu tekib olukord, kus skaneeriv kiirtekimp katab vaid osa detektorist, kuna kiirtekimbu mõõdud ja trajektoor on tundmatud. See võiks olla erinevate mõõtmisteseeriate tulemuste suurte erinevuste ja halva korratavuse põhjuseks [18]. Sõltuvalt valitud uuringuprotokollist juhib DXA-seade oma tarkvara kaudu kiirtekimbu liikumist, kusjuures kiirtekimbu liikumine lauaga ristisuunas võib olla küllaltki komplitseeritud (vt Joonis 4). 16

17 Joonis 4 Kitsa lehvikkimbu võimalik teekond luudensitomeetri Lunar Prodigy Pro korral [20]. 17

18 4. KATSEMETOODIKA JA APARATUUR Käesoleva töö metoodika aluseks oli aastal koostatud ja praegu kasutatav TÜ katsekoja metoodika, milles on kirjeldatud luudensitomeetria testide [16] eesmärgiks on ekspositsiooni ja röntgentoru pinge korduvuse kontroll etteantud ülesvõtteparameetrite korral ja ekspositsiooni lainekuju hinnang. Dosimeetriline komplekt Dosimeetriline mõõtesüsteem RTI Barracuda (RTI Electronics AB, Mölndal Rootsi) koosneb lugemisseadmest, mis sisaldab mõõtemooduleid ja toiteplokki, ning detektorist (Multi Purpose Detector, MPD) [18]. Lugemisseade on keskne plokk, mis ühendatakse detektori ja arvutiga. Selles asuvad elektromeetrite moodulid, nn MPM-moodul MPD-detektoriga ühendamiseks ja toiteplokk. Kogu seadme ülesanne on informatsiooni edastamine detektori ja arvuti vahel. MPD on pooljuhtdetektor ja on kasutatav erinevate modaalsuste (radiograafia, fluoroskoopia, mammograafia, kompuutertomograafia jm) korral. Selle abil on võimalik mõõta järgmisi suurusi: röntgentoru pinge (kvp) (mitteinvasiivselt), neeldumisdoos (mgy) ja doosikiirus (mgy/s), kiiritusaeg (ms), röntgentoru vool (ma) (invasiivselt või mitteinvasiivselt), kogufiltratsiooni ja HVL (mm Al) ja lisaks ka röntgentoru pinge, voolu ja doosikiiruse lainekujusid. Arvutit kasutatakse detektori juhtimiseks, saadud tulemuste kogumiseks, salvestamiseks, kuvamiseks ning töötlemiseks programmiga ortigo (RTI Electronics AB, Mölndal Rootsi). Joonis 5 Dosimeetriline komplekt Barracuda (lugemisseade ja MPD-detektor) ja Wellhöferi testplaat. 18

19 MPD-detektori detekteeriv (aktiivne) piirkond on märgitud valge ristkülikuga (vt Joonis 5). Tarvilik tingimus MPD-detektoriga mõõtmistel on see, et detekteeriv piirkond oleks terviklikult ja ühtlaselt kiiritatud. See tingimus tuleneb pooljuhtdetektori ehitusest ja talitlusest. Detekteeriv piirkond ise hõlmab nelja elektromeeterkanalit, mis on ühendatud detektoritega D1, D2, D3 ja D4, ja liikuvat filtrite komplekti. Filtrite komplekti kasutamisel võib valida 6 erineva filtrite konfiguratsiooni vahel, millest igaüks vastab teatud energiavahemikule. Üks filtritest on kasutatav kui kontroll-filter, sellel on sama filtri paksus nii detektori D1 kui ka D2 jaoks. Kui MPD on paigutatud ideaalselt, saavad mõlemad detektorid sama intensiivsusega (ruumiliselt homogeenset) kiirgust, ja nende signaalide suhe 1,000. Seade mõõdab oma põhivea piires, kui on nendelt kontrolldetektoritelt saadud signaalide suhe ei erine rohkem kui 5 %. Juhul kui mõõtmiste geomeetria on korras, mõõdab seade piisavalt korrektselt ja saadud tulemused on korduvad ja korratavad. Luudensitomeeter Uuritav luudensitomeeter Prodigy Advance (GE Medical Systems Lunar Europe, Diegem, Belgia, 2006) on DXA-süsteem, mis kasutab röntgenkiirte kitsa lehvikkimbu (Narrow FanBeam, nurk 4.5 ) geomeetriat ja digitaalset detektorit. Röntgentoru tootja on Brand X-Ray (Addison, IL, USA, 2006), mudel BX-1L. Käesolevas töös tehti mõõtmised AP Spine režiimis, milles skaneerimine kestab 30 sekundit ning tootja poolt spetsfitseeritud nominaalne doos on mgy ja piikpinge 76 kv. Joonis 6 Luudensitomeeter Prodigy Advance ja fosfoorplaat AGFA MD

20 Töö käik Kõigepealt oli vaja määrata röntgenkiirtekimbu ristlõike doosiprofiil (laius ja kõrgus) ja trajektoor. Selle ülesande lahendamiseks kasutati fosfoorfotoplaati AGFA MD 4.0. Selle alla paigutati kiirgusvälja lokaliseerimiseks testplaat (Wellhöfer Dosimetrie, Moedling, Austria). Eesmärgiks oli leida detektori õige paigutus, mille korral oleks detektori aktiivne ala kiirtekimbuga tervelt kaetud. Fosfoorplaadi skaneerimisel Agfa skanneriga CR-30X saadud DICOM-kujutist analüüsiti tarkvaraga ImageJ ver. 1.45d. ImageJ (National Institutes of Health agentuuris, USA) [19]. ImageJ on avatud koodiga Java s kirjutatud pilditöötluse vabavara, mis on mõeldud spetsiaalselt radioloogiliste piltide analüüsiks ja töötlemiseks. 20

21 5. KATSE TULEMUSED Kiirtekimbu trajektoor ja doosiprofiil Eksperimentaalse töö üheks eesmärgiks oli kindlaks teha röntgenkiirtekimbu trajektoor ja doosiprofiil. Trajektoori määramise aluseks oli saadud DICOM-kujutis (Joonis 7) ja selle baasil tehtud mõõtmised. Joonis 7 Pilt saadud detektori ja Wellhöfer testfantoomi skaneerimisel fotoplaadi abil. Hallitoonides pildile on lisatud värvilised selgitused. Punased nooled näitavad kiirtekimbu liikumise trajektoori, sarnaselt Joonistega 3 ja 4. Sinine ristkülik märgib detektori aktiivse piirkonna asukohta, 21

22 lisaks on näidatud selle piirkonna mõõdud millimeetrites ja keskpunkti asukoht MPD-detektoris RTI Barracuda spetsifikatsiooni järgi [18]. Kollase ellipsiga on esile tõstud kujutise piirkond, kus on röntgenkiirtekimbu ristlõike mõõtmed on selgelt määratavad. Iga kord, kui kiirguseallikas koos detektoriga jõuab laua ristsuunas teatud piirini, nihutatakse statiivi teatud sammu võrra piki lauda. Antud juhul, seadme tarkvara poolt ettenähtud viisil, nihutati statiivi enne selle piirini jõudmist. Vertikaalsed jooned, oluliselt tumedamad, kui pind nende vahel, on seletatavad sellega, et kiirtekimp katab need kohad kaks korda. Fosfoorplaadil tekkinud kujutise tumedus sõltub otseselt saadud kiirguse kogusest. See tähendab et kiirtekimp ei nihku kogu oma laiuse võrra, vaid vähem, ja edaspidisel liikumisel katab osaliselt juba kiiritud piirkonna. Lisaks sellele, kiirtekimbu algasendis (paremal all) on selgelt nähtav kiirtekimbu ristlõike kuju, mis kujutab endast ülejäänud pinnast veidi tumedamat ristkülikut (välja arvatud selle vasak osa, mis on hiljem tagasituleva kiirtekimbu poolt teist korda kaetud ja seega ka veelgi tumedam). Üldiselt on kujutise piirid samuti palju tumedamad, mille põhjuseks on kiirtekimbu liikumise aeglustumine kui see jõuab piirini või hakkab kohalt liikuma. Teades küll röntgenkiirtekimbu kuju, oli see vaja ka täpsemalt mõõta. Selleks kasutati tarkvara ImageJ. DICOM-kujutise suurus millimeetrites ja suurus pikslites olid vastavalt mm x mm ja 3480x4240. ImageJ abil saadi järgmised doosiprofiilid (Joonis 8 ja 9): 22

23 Joonis 8 Kiirtekimbu laiuse (risti kimbu liikumissuunaga) mõõtmine doosiprofiili järgi. Joonis 9 Kiirtekimbu ristlõike kõrguse (piki kimbu liikumissuunda) mõõtmine doosiprofiili järgi. 23

24 Doosiprofiil näitab piksli hallskaalaväärtuste jaotust sõltuvalt kaugusest. Mõlemal pildil lisaks doosiprofiilile on loetletud ka profiili/graafiku punktid formaadis (X - kaugus millimeetrites, Y - hallskaalaväärtus). Kiirtekimbu ristlõike laius ja kõrgus on määratud tumedama piirkonnaga, mille hallskaalaväärtus on kõrgem kui kõrvaloleval alal. Kaugus (näidatud kollase joonena) mõõdeti nende punktide vahel, millel on naaberpiirkondade hallskaalaväärtuste keskmine. Arvutades ligikaudselt selle keskmise, võeti sellele väärtusele maksimaalselt lähedane punkt kõikidest punktidest. Sama operatsiooni korrati ka lõigu teise otspunkti korral. Saadud kahe punkti x- koordinaadi (kauguste) väärtuste vahe andis kiirtekimbu otspunktide vahelise kauguse, ehk kimbu ristlõike laiuse (ja analoogselt kimbu kõrguse). Punktid, mille alusel kaugused arvutati, on antud Tabelis 1. Kiirtekimbu ristlõike laius Punkti asukoht X (mm) Hallskaalaväärtus Y Kiirtekimbu ristlõike kõrgus Punkti asukoht X (mm) Hallskaalaväärtus Tabel 1 Kiirtekimbu ristlõike laiuse ja kõrguse määramine. Lahutades vastavad koordinaadid X, saame kiirtekimbu ristlõike laiuseks 23.2 mm kõrguseks 4.2 mm. Kasutades esimest graafikut ja punktide väärtusi (Joonis 8), on võimalik leida ka selle ala laius, millest kiirtekimp käib üle kaks korda (plaadi kujutisel need alad on tumedamad vertikaalsed ribad). Selleks leiame nende punktide koordinaadid, kus hallskaalaväärtused on ligikaudselt samad ja võrdsed ümbritseva piirkonna minimaalse ja maksimaalse halliväärtuste keskmisega. Leiame selle väärtuse mõlemale ribale, mis on kujutatud Joonisel 8. Punktid, mille alusel vastavad kaugused arvutati, on antud Tabelis 2. 24

25 Riba 1: Riba 2: Punkti asukoht X (mm) Hallskaalaväärtus Y Punkti asukoht X (mm) Hallskaalaväärtus Y Tabel 2 Kiirtekimbu kattuvusala määramine. Lahutades vastavad koordinaadid X, saame keskmiseks kattuvusala laiuseks 6.4 mm. Röntgentoru pinge ja doosikiiruse lainekuju Barracuda abil mõõdetud ja tarkvara ortigo poolt registreeritud andmete põhjal saadi kõrgepinge ja doosikiiruse ajalised sõltuvused (lainekujud), mis on toodud Joonisel 10. Joonis 10 MPD-detektoriga mõõdetud kõrgepinge (punane) ja doosikiiruse (roheline) lainekuju. 25

26 6. TULEMUSTE ARUTELU JA JÄRELDUSED Ülalkirjeldatud katse ja kogutud andmete töötluse põhjal sai piisavalt täpsed hinnata, kuidas liigub ja kui suur on skaneeriv röntgenkiirtekimp, mida kasutatakse uuritavas luudensitomeetris GE Prodigy Advance. Teades kiirtekimbu trajektoori ja täpset asukohta, kust see alustab skaneerimist, saab luudensitomeetrisse sisseehitatud laserosuti abil kergesti määrata, kuidas paigutada MPD-detektor nii, et selle aktiivnne ala oleks tervelt kaetud. Abivahendina kasutatud Wellhöferi testplaat ei tarvitse olla luudensitomeetri kvaliteedikontrolli metoodikas kasutamiseks kõige õigem valik, kuna see plaat on pleksiklaasist ja selles plaadis on metallribadest võrgustik, milles ettearvamatul viisil kiirguse neeldumine ja hajumine võib oluliselt mõjutada detektori poolt registreeritavat doosi/doosikiiruse suurust. Sobiv metoodika detektori õige asendi fikseerimiseks võiks olla järgmine. Lülitada sisse luudensitomeetri laserosuti. Mõõdulindi abil paigutada MPD-detektori vasak külg teatud kaugusele laserosutiga näidatud sihist, mis on risti laua pikiteljega. Nõutud kaugus on määratav järgmiselt. Nõutud kaugus on määratav järgmiselt. Kaugus MPD-detektori ja vahetult detekteeriva ala vahel vastavalt Joonisele 7 on: ( ) Kui paigutada MPD-detektor nii, siis röntgenkiired kataksid seda kohe esimesel sammul. Sel juhul ei ole vaja teada (kuigi see on leitud) selle tsooni laiust, kus kaks skaneerimisriba kattuvad. Selliseks paigutamiseks peab MPD-detektori asetama nii, et laserosuti lauaga risti olev joon oleks detektori peal ja kaugus MPD vasakust küljest kuni selle jooneni oleks = 21.0 mm. Töö käigus kasutatud MPD-detektori paigutus (Joonis 11) osutus olema mitteoptimaalne. Kuna kiirtekimbu täpsed mõõdud ei olnud algselt teada, oli detektor paigutatud valele kaugusele, ja selle tõttu oli röntgenkiirte üleminekul detekteeriv piirkond kaetud vaid osaliselt, mis potentsiaalselt võis mõõdetud tulemusi mõjutada. Teiselt poolt, võib olla põhjendatud detektori paigutamine laserosutist (skaneerimise algasendist) kaugemale, kuna võib eksisteerida võimalus, et skaneerimine võib alata keskelt ja nii ei oleks detektor tervelt kaetud. Kuigi antud katse puhul see kartus ei leidnud kinnitust ja skaneerimine algas laua külje pealt, ei pruugi see olla alati tõene. Seega oleks mõistlik paigutada MPD-detektor eelpool määratud asendist erinevalt, sarnaselt sellega, nagu on kujutatud Joonisel 11. Optimaalne kaugus 26

27 MPD serva ja laserosuti joone vahel selliseks paigutamiseks, et detekteeriv ala läbitaks röntgenkiirte skaneeringu n-dal sammul, on leitav järgmise valemiga: ( )( ) (12) kus on käesolevas töös leitud kiirtekimbu laius (mm), on kahekordse kattuvuse ala laius (mm) ja 31.5 mm on kaugus MPD-detektori serva ja detekteeriva ala vahel. Kui on nõutud, et detekteeriv ala läbitaks teisel sammul, siis esialgne kaugus laserosuti ja MPD-detektori serva vahel peaks olema: ( )( ) Saadud negatiivne kaugus -3.1 mm tähendab seda, et selleks, et detekteeriv ala läbitaks teisel sammul, peab laserosuti rist juba alguses asuma MPD-detektori peal ja osuti ja serva vaheline kaugus peab olema 3.1 mm. Joonis 11 Mitteoptimaalne MPD-detektori paigutus lasernäidiku suhtes. Kuigi juba esimesel sammul kiirtekimp osaliselt katab detekteerivat alat, ei reageeri detektor sellisele vastasmõjule. Teisel sammul detekteeriv piirkond on juba tervelt ja ühtlaselt kiiritatud, mis garanteerib hästi korratavad/reprodutseeritavad tulemused. 27

28 Joonis 12 Skemaatiline soovitatav MPD paigutus: detekteeriv ala (tumesinine) on kaetud röntgenkiirtega teisel skaneerimissammul. 28

29 7. KOKKUVÕTE Antud töös antakse ülevaade luudensitomeetria meetoditest, kusjuures põhjalikumalt kirjeldatakse neist kõige laiemalt levinud kahe energiaga röntgen-aborptsiomeetriat (DXA). Kirjeldatakse DXA füüsikalisi aluseid, erinevate DXA-seadmetüüpide iseärasusi ja DXA-seadmete kvaliteedikontrollil hinnatavaid parameetreid. Käesoleva töö raames teostati Tartu Ülikooli Kliinikumis luudensitomeetri Lunar Prodigy Advance peal nii TÜ katsekoja tavapärased kvaliteedimõõtmised kui ka spetsiaalsed katsed luudensitomeetri skaneeriva lehvikkimbu profiili (mõõtmete) määramiseks. Katsete tulemusena leiti DXA-seadme kiirtekimbu ristlõike laius ja kõrgus ning lisaks ka skaneerimistrajektoor. Teades kiirtekimbu ristlõiget ja trajektoori jõuti täpsemate metoodiliste soovitusteni MPD-detektori selliseks paigutamiseks, et MPD-detektori aktiivne ala oleks ühtlaselt kaetud pealelangeva röntgenkiirtekimbuga, ning mõõdetavatel kõrgepinge ja doosi väärtustel oleks piisavalt hea korduvus ja korratavus. 29

30 KASUTATUD KIRJANDUS 1. Fogelman, Ignac and Blake, Glen M. Different Approaches to Bone Densitometry pp Mis on osteoporoos? Eesti Osteoporoosihaigete Liit. [Võrgumaterjal] [Tsiteeritud: a.] 3. Khan, A A, et al. Standards and Guidelines for Performing Central Dual X-Ray Densitometry from the Canadian Panel of International Society for Clinical Densitometry. Journal of Clinical Densitometry,. s.l. : Humana Press Inc., Bonnick, S L. Bone Densitometry in Clinical Practice : Application and Interpretation. New- York : Humana Press, International Atomic Energy Agency. Dual Energy X Ray Absorptiometry for Bone Mineral density and Body Composition Assessment. s.l. : International Atomic Energy Agency, IAEA human health series No Sheahan, N. F., et al. Commissioning and Quality Assurance Protocol ror Dual Energy X-ray Absorptiometry (DEXA) Systems. s.l. : Oxford University Press, pp Larkin, A., et al. QA/Acceptance Testing of DEXA X-ray Systems Used in Bone Mineral Densitometry. s.l. : Oxford University Press, pp Watts, Nelson B. Clinical Implications Resulting from the Unification of Bone Densitometry Calibrations and Standards. Bone Health and Osteoporosis Center, University of Cincinnati Njeh, Christopher F, et al. Radiation exposure in bone mineral density assessment. s.l. : Applied Radiation and Isotopes, lk Mettler, Fred A Jr, et al. Effective Doses in Radiology and Diagnostic Nuclear Medicine. Radiology Angelucci, M, et al. Patient Doses and Risk Evaluation in Bone Mineral Densitometry. Radiation Protection Dosimetry. s.l. : Nuclear Technology Publishing, Dendy, P P ja B, Heaton. Physics for Diagnostic Radiology Huda, W ja Morin, R L. Patient doses in bone mineral densitometry. The British Journal of Radiology The Quality Assurance Working Group of the Radiation Protection Committee of the British Institute of Radiology. Assurance of Quality in the Diagnostic Imaging Department. London : The British Institute of Radiology, Blake, Glen M ja Fogelman, Ignac. Technical Principles of Dual Energy X-Ray Absorptiometry lk

31 16. Tartu Ülikooli Katsekoda. Diagnostiliste Röntgenseadmete Kvaliteedimõõdistamine: Metoodika M401: Tartu : s.n., lk Luudensitomeetria Testid. 17. Sheahan, N. Quality Control Protocol for DEXA Systems. 18. RTI Electronics. Barracuda & QABrowser Reference Manual - English - Version 4.0B ImageJ. [Võrgumaterjal] National Institutes of Health. 20. Lunar Medikal. [Võrgumaterjal]. 31

32 Dosimetric quality control of bone densitometry equipment Karen Atabekjan SUMMARY In this work several bone densitometry techniques were reviewed and the most common DXA method was described in details. Specifically its physical principles, differences between various types of DXA densitometers and parameters that are subject to quality control were explored. Besides regular quality control measurements some additional procedures were performed in order to determine the profile and size of the X-ray fan beam for the bone densitometer Lunar Prodigy Advance in Tartu University Hospital. As a result the actual length and width of the fan beam were found along with scanning trajectory. Having these data the more detailed and optimal methodology was developed to describe the proper placement of the MPD on the densitometer table in such way, that the detector region of the MPD would be fully and uniformly irradiated. This would guarantee good repeatability/reproducibility of the peak voltage and dose data. 32