Radiograph

胸部PA撮影(Chest PA)

体位

受像面に向かう立位。
両腕を内旋させ、腰につける。両肘を前に出し肩甲骨を肺野から外す。

中心X線

肩甲骨下端の高さで、正中矢状面に沿って垂直入射

画像チェック

肺野が全て含まれているか
左右対称か
呼吸・体動によるブレがないか
鎖骨が肺尖部に重なっていないか
肩甲骨と肺の重なりが最小限か
吸気で撮影されているか
(第10肋骨の後縁が肋骨横隔膜角と重なっていると十分)
ポケットの中身やシップなど異物が移り込んでいないか

正常例 normal

気胸 Pneumothorax

新型コロナウイルス性肺炎 COVID-19 pneumonia

結核 Pulmonary tuberculosis

胸水 Pleural effusion

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被ばく線量の推定

撮影条件は以下の通りとしました

陽極:W/Re
ターゲット角:10deg
総ろ過:2.5mmAl
距離,管電圧,線量:200cm, 125kV, 4mAs
照射野:半切サイズ(356×432mm)

この方が公開しているコードを元に作成しました。自分オリジナルのコードではないので、今回のデータの元になったファイルは公開しないでおきたいと思います。主な変更点を以下に示します。

X線の入射方向やサイズを設定します。

#=====================================================
# SOURCE
#=====================================================
/gate/source/addSource mysource gps
/gate/source/mysource/gps/type Point
/gate/source/mysource/gps/centre 0. 0. -200. cm
/gate/source/mysource/gps/particle gamma
/gate/source/mysource/gps/energytype UserSpectrum
/gate/source/mysource/gps/setSpectrumFile  data/125kV_spectrum.txt
/gate/source/mysource/setIntensity 1

/gate/source/mysource/gps/angtype iso
/gate/source/mysource/gps/mintheta 0 deg
/gate/source/mysource/gps/maxtheta 7.97 deg
/gate/source/mysource/gps/minphi 0 deg
/gate/source/mysource/gps/maxphi 360 deg
/gate/source/mysource/gps/ang/rot1 0 1 0
/gate/source/mysource/gps/ang/rot2 1 0 0

X線はZ軸方向に向かって照射します。距離200cmの地点において、半切サイズを含むように(半径280mm)角度は7.97degとしました。

照射されたX線は円錐形なので、矩形で切り取ります。以下のようなジオメトリ(絞り)を線源の前(20cm前)に配置しました。

# collimator
/gate/world/daughters/name    clm    
/gate/world/daughters/insert   box
/gate/clm/setMaterial  lead
/gate/clm/vis/forceWireframe
/gate/clm/vis/setColor  red
/gate/clm/geometry/setXLength  135.6 mm
/gate/clm/geometry/setYLength  143.2 mm
/gate/clm/geometry/setZLength  4. mm
/gate/clm/placement/setTranslation  0. 0. -180. cm

# coll_hole
/gate/clm/daughters/name   cl_hole    
/gate/clm/daughters/insert   box
/gate/cl_hole/setMaterial   Air
/gate/cl_hole/vis/forceWireframe
/gate/cl_hole/geometry/setXLength  35.6 mm
/gate/cl_hole/geometry/setYLength  43.2 mm
/gate/cl_hole/geometry/setZLength  4. mm
/gate/cl_hole/placement/setTranslation  0. 0. 0. cm

被写体(ICRP110 – voxel phantom)は線源に背を向けてZ軸方向を向くようにX軸に対して270deg回転させます。

/gate/patient/placement/setRotationAxis  1 0 0
/gate/patient/placement/setRotationAngle  270 deg

入射点を胸部中心とするため、Y軸に対して417mm移動させました。また、受像面を原点とするためZ軸方向に体の半分の長さだけ移動させました(121mm, 1.775mm×348pixelの半分)。

/gate/patient/placement/setTranslation  0. -417. -121. mm

図にしてみますと、以下のような感じです。

次に受像面を配置します
イメージャーはCsIを使ったFPDとしました。グリッドはこの資料を参考に作成しました。

# imager_case
/gate/world/daughters/name   imager_case    
/gate/world/daughters/insert  box
/gate/imager_case/setMaterial   Air
/gate/imager_case/vis/forceWireframe
/gate/imager_case/vis/setColor  white
/gate/imager_case/geometry/setXLength  400.0 mm
/gate/imager_case/geometry/setYLength  470.0 mm
/gate/imager_case/geometry/setZLength  6. mm
/gate/imager_case/placement/setTranslation  0. 0. 3. mm

# Detector
/gate/imager_case/daughters/name  SPECThead    
/gate/imager_case/daughters/insert  box
/gate/SPECThead/setMaterial   CsI
/gate/SPECThead/vis/forceWireframe
/gate/SPECThead/vis/setColor  green
/gate/SPECThead/geometry/setXLength  356 mm
/gate/SPECThead/geometry/setYLength  432 mm
/gate/SPECThead/geometry/setZLength  4. mm
/gate/SPECThead/placement/setTranslation  0. 0. 1. mm
/gate/SPECThead/vis/forceSolid
#/gate/SPECThead/attachCrystalSD

# grid_case (Pb+spacer)
/gate/imager_case/daughters/name  grid_case    
/gate/imager_case/daughters/insert  box
/gate/grid_case/setMaterial   Air
/gate/grid_case/vis/forceWireframe
/gate/grid_case/vis/setColor   white
/gate/grid_case/geometry/setXLength   0.249 mm
/gate/grid_case/geometry/setYLength  470.0 mm
/gate/grid_case/geometry/setZLength  2. mm
/gate/grid_case/placement/setTranslation   0. 0. -2. mm

# grid(Pb)
/gate/grid_case/daughters/name  grid    
/gate/grid_case/daughters/insert  box
/gate/grid/setMaterial   lead
/gate/grid/vis/forceWireframe
/gate/grid/vis/setColor  red
/gate/grid/geometry/setXLength  0.049 mm
/gate/grid/geometry/setYLength  470.0 mm
/gate/grid/geometry/setZLength   2. mm
/gate/grid/placement/setTranslation   -0.1 0. 0. mm

# grid(spacer)
/gate/grid_case/daughters/name  spacer    
/gate/grid_case/daughters/insert   box
/gate/spacer/setMaterial   Aluminium
/gate/spacer/vis/forceWireframe
/gate/spacer/vis/setColor   yellow
/gate/spacer/geometry/setXLength   0.2 mm
/gate/spacer/geometry/setYLength  470.0 mm
/gate/spacer/geometry/setZLength   2. mm
/gate/spacer/placement/setTranslation   0.0245 0. 0. mm

/gate/grid_case/repeaters/insert   linear
/gate/grid_case/linear/setRepeatNumber  1600
/gate/grid_case/linear/setRepeatVector   0.249 0. 0. mm

Actorという機能を使って、吸収線量を求めます

# Actor
/gate/actor/addActor   DoseActor  dose3D
/gate/actor/dose3D/attachTo    patient
/gate/actor/dose3D/stepHitType    random
/gate/actor/dose3D/setResolution     299 137 348
/gate/actor/dose3D/enableDose    true
/gate/actor/dose3D/enableSquaredDose   true
/gate/actor/dose3D/enableUncertaintyDose  true
/gate/actor/dose3D/save    output/AF-model.mhd
/gate/actor/dose3D/inputDoseByRegions    data/AF_UINT16_299_137_348.mhd 
/gate/actor/dose3D/outputDoseByRegions    output/AF-DoseByRegions.txt

試行回数は10^8回として、計算結果は以下のようになりました。
組織・臓器、組織荷重係数(ICRP 2007)、吸収線量を下の表にまとめました。

組織・臓器組織加重係数吸収線量 (Gy) /10^8 photons
骨髄0.125.76×10^-9
結腸0.121.78×10^-9
0.121.46×10^-8
0.127.96×10^-9
乳房0.123.58×10^-9
生殖腺0.081.02×10^10
膀胱0.048.96×10^-11
食道0.049.00×10^-9
肝臓0.041.00×10^8
甲状腺0.045.68×10^-9
骨表面0.011.75×10^-222
0.011.49×10^-10
唾液腺0.017.55×10^-10
皮膚0.014.15×10^-9

その他の組織(組織加重係数=0.12)については

組織・臓器吸収線量 (Gy) /10^8 photons
副腎1.28×10^-8
胸郭外(ET)領域3.86×10^-9
胆嚢7.08×10^-9
心臓9.70×10^-9
腎臓1.52×10^-8
リンパ節6.02×10^-9
筋肉4.29×10^-9
口腔粘膜6.18×10^-10
膵臓6.92×10^-9
小腸3.51×10^-9
脾臓1.92×10^-8
胸腺6.45×10^-9
子宮9.47×10^-11
平均7.36×10^-9

光子・電子の放射線荷重係数は1なので、そのまま吸収線量→実効線量に変換すると(その他の組織は平均値の値を使う)
5.98×10^-9(Sv)となりました。

実際の撮影における光子の数はこの本によると125kVでは1mAsあたり、1srあたりでは4.644×10^12 [1/(mAs sr)]のようです。

今回の条件(4mAs,立体角0.061sr)
※立体角ω=2π(1-cosθ)
で計算すると1.133×10^12 photons

比で表すと
10^8(photons):5.98×10^-9(Sv)=1.133×10^12(photons):E(Sv)

実効線量E=( 5.98×10^-9 × 1.133×10^12 ) / ( 10^8 )
     =67.8μSv

このサイトによると胸部正面撮影の実効線量は60μSvなので、こんなものなのかな?っていう感じです。
(3.2mAsの場合は54.2μSvになる)

admin_bear

診断参考レベル(DRL)では実効線量を使いません。混同しないようにしてください。
Effective dose is not used in DRL. Please pay attention to that.