Dijital radyolojide farklı X-ışın tüp voltajı ve ek filtre kalınlığının radyasyon dozuna ve görüntü kalitesine etkisi
The effect of different X-RAY tube voltage and additional filter thickness on radiation dose and image quality in digital radiology
Yazar: EMRAH AKŞİT
Danışman: PROF. DR. TURAN OLĞAR
Ankara Üniversitesi / Nükleer Bilimler Enstitüsü / Sağlık Fiziği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Görüntü kalitesi = Image quality ; Radyasyon = Radiation ; Radyasyon dozajı = Radiation dosage ; Radyografi = Radiography ; Radyoloji = Radiology ; X ışını = X ray

Özet:
Bu tez çalışmasında, dijital radyolojide farklı x-ışın tüp voltajı ve ek filtre kalınlığının radyasyon dozuna ve görüntü kalitesine etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda hem yetişkin göğüs ve karın hem de çocuk hasta göğüs bölgesini simüle eden farklı kalınlıktaki PMMA (polymethylmethacrylate) fantomları kullanılmıştır. Yetişkin hasta göğüs radyografi incelemesi için 70-125 kVp, yetişkin hasta karın radyografi incelemesi için 70-100 kVp ve çocuk hasta yenidoğan ve 1 yaş göğüs incelemesi için ise 50-70 kVp x-ışın tüp voltaj aralığı kullanılmıştır. İlave filtre olarak 0,1-0,3 mm Cu ve Al filtreler kullanılmıştır. Ölçümlerin tamamı sabit dedektör dozunda alınmıştır. Hasta dozları EUR 16260 protokolünde radyoloji kliniklerinde gerçekleştirilen radyografik incelemeler için önerilen ışınlama parametreleri göz önünde bulundurularak iyon odası ile ölçülmüştür. Hasta vücut bölgesini simüle eden PMMA fantomlarının girişinde ölçülen hava kerma değerinden cilt giriş dozu (Entrance Skin Dose, ESD) hesaplanmıştır. Etkin doz değerleri PCXMC programı kullanılarak elde edilmiştir. Görüntü kalitesi değerlendirmeleri için Alderson RS-330 Akciğer/Göğüs fantomu ve PMMA fantomları ile beraber kullanılan CDRAD, LCD-4, Beam stop ve hüttner test objesi kullanılmıştır. Dijital görüntülemede sinyal dedekte edilebilirliğinin optimizasyonu için kullanılan ve belirli bir görüntü kalitesi seviyesi için gerekli radyasyon dozunu ifade eden Figure of Merit (FOM) hesabı yapılmıştır. Hesaplanan FOM değerine bağlı olarak, tavsiye edilebilir tüp gerilimleri ile ilave filtre kalınlıkları araştırılmıştır.
Yapılan çalışma sonucunda, artan filtre kalınlığı ve tüp voltajı ile cilt giriş dozunda ve kontrast detay analizinden elde edilen ters görüntü kalitesi indeksi (IQFinv) değerinde düşüş gözlemlenmiştir. İlave filtrenin kullanılmadığı durumda artan tüp voltajı ile ESD ve IQFinv değerindeki düşüş yetişkin göğüs radyografi için sırasıyla %56 ve %21, yetişkin karın radyografi için %69 ve %39, yeni doğan çocuk göğüs radyografisi için %17 ve %2 ve 1 yaş çocuk hasta göğüs radyografisi için %34 ve %6'dır. Hesaplanan FOM değerleri incelendiğinde, yetişkin göğüs radyografisi için 90 kVp'de 0,1 mm Cu filtre ve 125 kVp'de 0,1 mm Cu + 1 mm Al filtre kullanılması önerilebilir. Yetişkin karın radyografisi için ise 70 ve 80 kVp'de 0,2 mm Cu filtre, 90 ve 100 kVp'de ise 0,1 mm Cu filtre kullanımının uygun olduğu görülmüştür. Yeni doğan çocuk hasta göğüs radyografisi için 50-70 kVp'de uygun ilave filtrenin 0,2 mm Cu + 1 mm Al olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, the effect of different x-ray tube voltage and additional filter thickness on radiation dose and image quality in digital radiology was investigated. In this context, different thickness polymethylmethacrylate (PMMA) phantoms simulating both adult chest and abdomen and pediatric patient chest were used. X-ray tube voltage range of 70-125 kVp for adult chest radiography, 70-100 kVp for adult abdominal radiography and 50-70 kVp for neonate and one- year-old pediatric chest radiography was used. 0.1-0.3 mm Cu and Al filters are used as additional filters. All of the measurements were taken at fixed detector dose. Patient doses were measured with the ion chamber considering the irradiation parameters recommended for radiographic examinations performed in radiology clinics in the EUR 16260 protocol. The entrance skin dose (ESD) was calculated from the air kerma value measured at the entrance of the PMMA phantoms simulating the patient body area. Effective dose values were obtained using the PCXMC program. For image quality evaluations, Alderson RS-330 Lung / Chest phantom and CDRAD, LCD-4, Beam stop and hüttner test objects used together with PMMA phantoms. The Figure of Merit (FOM), which is used for the optimization of signal detectability in digital imaging and relating the necessary dose (ESD) to obtain a certain image quality, has been calculated. Depending on the calculated FOM value, recommendable tube voltages and additional filter thicknesses were investigated. As a result of the study, a decrease was observed in the entrance skin dose and also in the inverse image quality figure (IQFinv) value obtained from contrast detail analysis with increasing filter thickness and tube voltage. When no additional filter is used, the decrease in ESD and IQFinv values with increasing tube voltage is 56% and 21% for adult chest radiography, 69% and 39% for adult abdominal radiography, 17% and 2% for neonatal chest radiography and 34% and 6% for 1-year-old child patient chest radiography. When the calculated FOM values are examined, it may be recommended to use a 0.1 mm Cu filter at 90 kVp and 0.1 mm Cu + 1 mm Al filter at 125 kVp for adult chest radiography. For adult abdominal radiography, it was seen that it is appropriate to use 0.2 mm Cu filter at 70 and 80 kVp and 0.1 mm Cu filter at 90 and 100 kVp. It was determined that the appropriate additional filter at 50-70 kVp for the neonatal chest radiography is 0.2 mm Cu + 1 mm Al.