Sistema di analisi dosimetrica per immagini digitali biomediche

Digital images are routinely used in the diagnosis centers and hospitals. During therapy planning, the expected distribution of dose delivred by X-rays along the patient is very important, because it provides an estimate of the dose in tumoral tissues and healthy tissues, allowing a better understanding of the response and toxicity caused by this dose (because only providing an estimate of this dose in the tumor tissues and healthy ones that we can comprehend the toxicity and the physiological response). In addition, patients and practitioners want to know where the absorbed dose during an examination lies on the continuum between safe and dangerous. The approach proposed by the following thesis is to study a specific dose level and assigning to it a quantity known as the Effective Dose (ED) and then to compare the obtained ED with the ED of other sources of radiation, such as background radiation. In addition, the software developed also contains the Size -Specific Dose Estimates (SSDE) factor, which takes into account the size of the patient and therefore is especially important for pediatric patients and/or oversized ones. The thesis focuses on the development of a portable cross-platform Java application, using the principles mentioned above to process dosimetric data for commonly used Computed Tomography (CT) scanners, such as GE Medical Systems and Philips. 10 For GE models the necessary information can be fetched from the structured screen report using the Optical Character Recognition (OCR) and this image can be usually found at the end of the sequence of images of the exam. For Philips models necessary information is extracted directly from the DICOM headers. The method used to estimate the ED for a CT is based on the conversion from Dose- Length Product (DLP) to ED by coefficients "k" that depend strongly on the region of the body exposed to radiation and the patient’s age. The majority of the DICOM files from the two scanners considered are solidly managed by the system, according to different regions of the body and the patient's age. The detection of DLP and Volumetric Computed Tomography Dose Index (CTDIvol) from the dose-screens is 100% accurate and can be extended to other manufacturers. The ED value expressed in milliSievert (mSv) generated by the program allow to evaluate risk levels , as specified in [1]. The automation (no operator intervention) and storage (ease in recalling past data) of dosimetric reports directly from Picture archiving and communication system (PACS) is held back by the lack of homogeneous information between the CT scanners, also because vendors often fail populating DICOM headers properly. This project tries to offer a patient by patient Dose overview that can be considered as an interesting starting poing for building history-based Dose Reports.

Le Immagini digitali sono abitualmente utilizzate nei centri di diagnosi e negli ospedali. Nel caso della pianificazione di una terapia, la quantificazione della distribuzione della dose radiologica nel paziente è molto importante, perché fornisce una stima della dose nei tessuti tumorali e sani, permettendo una maggiore comprensione sulla risposta e sulla tossicità causata da questa dose (perché fornendo una stima di questa dose nei tessuti tumorali e in quelli sani se ne può comprendere la tossicità e la risposta data dall’organismo). Inoltre, i pazienti e gli operatori vogliono conoscere dove la dose assorbita durante un esame si colloca nel continuum tra sicuro e pericoloso. L’approccio proposto dalla seguente tesi è quello di studiare un determinato livello di dose e di assegnargli una quantità nota come la Effective Dose (ED), successivamente di confrontare la ED ottenuta con la ED di altre fonti di radiazioni, come la naturale radiazione di fondo. In aggiunta, Il software sviluppato contiene anche il fattore Size-Specific Dose Estimates (SSDE), che tiene conto della dimensione del paziente e quindi è particolarmente importante per i pazienti pediatrici e/o di dimensioni fuori dalla norma. La tesi verte sullo sviluppo di una applicazione Java cross-platform portabile, utilizzando i principi sopra indicati per elaborare i dati dosimetrici per scanner comunemente utilizzati negli ospedali, quali GE Medical Systems e Philips. Per GE le informazioni necessarie possono essere ottenute dalla schermata del rapporto, solitamente presente nell’ultimo file della sequenza di immagini dell’indagine, tramite l’ (OCR). Per Philips le Optical Character Recognition 8 informazioni necessarie sono estratte direttamente dalle intestazioni DICOM (vedi glossario). Il metodo utilizzato per stimare la ED per una Computed Tomography (CT) è basato sulla conversione da Dose Length Product (DLP) a ED tramite coefficienti "k" che dipendono dalla particolare regione corporea utilizzata e dall’età anagrafica dei pazienti. La maggioranza dei file DICOM provenienti dai due scanner citati sono gestiti dal sistema, in base alle diverse regioni del corpo e all’età del paziente. Il rilevamento di DLP e del CTDIvol) dalle schermate della dose è accurato al 100% e può essere esteso per gli altri produttori di scanner esistenti. Il valore ED espresso in milliSievert (mSv) generato dal programma permette di valutare i livelli di rischio, come specificato in [1]. L'automatizzazione della reportistica direttamente dai sistemi di Picture Archiving and Communication System (PACS) per quanto riguarda gli studi dosimetrici è ostacolata dalla mancanza di informazioni omogenee tra gli scanner CT. Questo progetto cerca di offrire, invece, una panoramica sulla dose somministrata al paziente, e può essere considerato un’interessante soluzione per la creazione di report personalizzati basati anche sullo storico delle indagini effettuate sul paziente stesso.