Báo viết này trình bày phương pháp tìm thông tin hoạt độ và mật độ ở mức voxel dựa vào ảnh PET/CT định dạng DICOM bằng phần mềm GAMOS. Kết quả tính bằng phần mềm GAMOS được so sánh với kết quả tính toán bằng phần mềm CARIMAS và cho độ phù hợp tốt.
TẠP CHÍ NGHIÊN CỨU Y HỌC ĐỌC ẢNH DICOM VÀ TÍNH LIỀU HẤP THỤ ĐỐI VỚI F-18 CHO BỆNH NHÂN BẰNG PHẦN MỀM GAMOS Nguyễn Thị Phương Thảo Viện lượng nguyên tử Việt Nam Tính liều xạ nhiệm vụ quan trọng Y học hạt nhân Việc tính liều cho cá thể mức voxel xu hướng mà giới muốn hướng đến Để tính liều cho cá thể, cần phải biết phân bố mật độ mô hoạt độ thuốc phóng xạ mức voxel Báo cáo trình bày phương pháp tìm thơng tin hoạt độ mật độ mức voxel dựa vào ảnh PET/CT định dạng DICOM phần mềm GAMOS Kết tính phần mềm GAMOS so sánh với kết tính toán phần mềm CARIMAS cho độ phù hợp tốt Sau đó, thơng tin sử dụng để tìm phân bố liều hấp thụ cho trường hợp nguồn F-18 đồng phổi Phân bố liều hấp thụ bệnh nhân so sánh với liều hấp thụ cho phantom tốn học tính phần mềm OLINDA/EXM Kết tính liều cho bệnh nhân phantom lệch phổi (15%) nhiều não (35%) cho thấy quan trọng việc tính liều cho bệnh nhân cụ thể GAMOS cơng cụ tin cậy linh hoạt phục vụ cho việc tính liều Từ khóa: DICOM, GAMOS, hoạt độ, mật độ, liều hấp thụ I ĐẶT VẤN ĐỀ Trong Y học hạt nhân thực hành, thuốc phóng xạ đưa vào thể bệnh nhân nhằm mục đích chẩn đốn hay điều trị [1] Bức xạ ion hóa phát từ thuốc hấp thụ thể bệnh nhân Năng lượng hấp thụ từ xạ mô tả liều hấp thụ [2] Việc xác định phân bố liều hấp thụ vị trí thể tốn quan trọng, cho phép đánh giá hiệu điều trị (trong y học hạt nhân điều trị) hay mức độ nguy hiểm xạ ion hóa (trong chẩn đốn) [3] Tuy nhiên, việc tính liều chiếu Y học hạt nhân cho bệnh nhân cụ thể bệnh viện chưa thực Để tính liều thể, cần phải có Tác giả liên hệ: Nguyễn Thị Phương Thảo, Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam Email: nguyen.thi.phuong.thao.8488@gmail.com Ngày nhận: 14/02/2019 Ngày chấp nhận: 08/03/2019 thông tin cấu trúc giải phẫu (phân bố mật độ mơ) phân bố thuốc phóng xạ thể [4] Trước đây, để mô tả cấu trúc thể, người ta xây dựng mơ hình người chuẩn (anthropomorphic model) với quan có kích thước lớn [5] Callahan, Brownell, phantom MIRD hay phantom hình học GSF Khi tính liều phương pháp MIRD với phantom toán học, người ta giả sử phân bố mật độ mơ thuốc phóng xạ quan đồng Do đặc tính phức tạp thể, điều giả sử không phù hợp đánh giá sai phân bố liều thể bệnh nhân Từ năm thập niên 90, người ta bắt đầu quan tâm đến việc tính liều hấp thụ cho cấu trúc có kích thước nhỏ, cụ thể voxel có kích thước cỡ vài mm [6] Hiện nay, hệ ghi ảnh y học cho phép tái tạo hình ảnh cấu trúc 3D thể bệnh nhân từ voxel có kích thước nhỏ (ảnh CT có kích thước voxel nhỏ mm) [7] Điều TCNCYH 119 (3) - 2019 TẠP CHÍ NGHIÊN CỨU Y HỌC này, với tốc độ tính tốn máy tính ngày cao, cho phép phát triển kỹ thuật tính liều cho quan mức voxel áp dụng cho bệnh nhân Báo cáo trình bày phương pháp tìm thông tin hoạt độ mật độ voxel, dựa vào ảnh PET/CT, thực phần mềm GAMOS [8], so sánh với tính tốn phần mềm CARIMAS [9] Các thơng tin sau đưa vào chương trình tính liều GAMOS để tính liều hấp thụ cho voxel, từ tính liều hấp thụ cho quan mức voxel cho bệnh nhân cụ thể Phân bố liều hấp thụ cho bệnh nhân so sánh với phân bố liều hấp thụ tính cho phantom tốn học phần mềm OLINDA/EXM [10] để đánh giá ảnh hưởng cấu trúc giải phẫu đến liều hấp thụ II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP Đối tượng nghiên cứu Trong báo cáo này, chúng tơi trình bày cách tìm phân bố hoạt độ cấu trúc mô, mức voxel, phần mềm GAMOS phiên 6.0.0 Phần mềm viết ngơn ngữ C++, cơng cụ dùng để tính liều Y học hạt nhân xạ trị Bộ ảnh PET/CT bệnh nhân sử dụng có định dạng DICOM, ảnh CT gồm 111 slice, ảnh PET gồm 74 slice Thơng tin ảnh DICOM dùng để tính liều hấp thụ nguồn phóng xạ F-18 số quan thể với giả sử nguồn phân bố đồng phổi Phương pháp nghiên cứu Công việc cụ thể tiến hành qua bước: - Bước 1: Tạo file Data.dat Cấu trúc file Data.dat gồm có: + Hệ số nén (Ví dụ hệ số nén 4, nghĩa ghép voxel gốc ảnh thành voxel hớn Nếu hệ số nén 1, nghĩa giữ TCNCYH 119 (3) - 2019 nguyên voxel gốc) + Khai báo vật liệu mật độ (Giá trị tương ứng sau tên vật liệu cho biết ngưỡng vùng mật độ) + Các giá trị để ngoại suy từ HU (Hounsfield unit) sang mật độ + Đường dẫn đến file DICOM - Bước 2: Mở Terminal, chạy lệnh yêu cầu biên dịch file Dicom thành file text Quá trình biên dịch ảnh diễn Khi kết thúc trình, hình hiển thị Terminal thơng báo File text chứa thông tin ảnh CT ảnh PET g4dcm petg4dcm xuất thư mục với file Data dat Đối với file.g4dcm chứa thông tin ảnh CT, thông tin voxel số index vật liệu mật độ tương ứng (g/cm3) Với file petg4dcm chứa thông tin ảnh PET, thông tin voxel giá trị hoạt độ (Bq) Điều cần lưu ý là, mặc định phần mềm GAMOS, để tiết kiệm thời gian tính, kết tính tốn cho giá trị mật độ không bao gồm giá trị HU Trong báo cáo này, cần đánh giá giá trị HU, phải điều chỉnh User code GAMOS, lệnh xuất giá trị HU voxel - Bước 3: sử dụng thông tin ảnh PET/CT để tính liều hấp thụ Thơng tin giải phẫu bệnh nhân nhận từ ảnh CT đưa vào chương trình tính liều GAMOS thơng qua command line file input Một file ảnh PET giả định tạo với giả sử thuốc phóng xạ F-18 phân bố đồng phổi tính liều mà quan khác thể nhận Kết tính cho bệnh nhân dùng phần mềm GAMOS so sánh với kết tính cho phantom hình học dùng phần mềm OLINDA/ EXM, qua đánh giá vai trò cấu trúc giải phẫu đến phân bố liều hấp thụ TẠP CHÍ NGHIÊN CỨU Y HỌC Đạo đức nghiên cứu Nghiên cứu tuân thủ chặt chẽ theo đạo đức nghiên cứu Y học Nghiên cứu dựa ảnh PET/CT bệnh nhân, cung cấp từ Bệnh viện Chợ Rẫy Nghiên cứu không gây ảnh hưởng đến sức khỏe bệnh nhân thơng tin bệnh nhân giữ bí mật tuyệt đối III KẾT QUẢ Đọc thông tin ảnh DICOM não Để đánh giá độ tin cậy, việc so sánh kết tính tốn GAMOS với kết tính phần mềm CARIMAS 2.9 thực Đây phần mềm chủ yếu sử dụng để hiển thị phân đoạn ảnh CT, PET MRI, phát triển trung tâm Turku Ảnh CT dùng để đối chiếu giá trị HU mật độ Ảnh PET dùng để đối chiếu giá trị hoạt độ Trong slice ảnh, số voxel lớn (ảnh PET chứa 28224 ảnh CT chứa 262144 voxel slice) Do đó, để dễ so sánh kết tính tốn, 20 voxel gốc ngẫu nhiên lựa chọn, so sánh kết tính Gamos tính CARIMAS [4] Kết phân bố hoạt độ mật độ trình bày bảng Bảng Phân bố hoạt độ (Bq) 10 Voxeli GAMOS CARIMAS Độ lệch (%) i=1 2012 2012,6 0,0298 i=2 2550 2551,0 0,0392 i=3 5544 5544,8 0,0144 i=4 5920 5920,5 0,0084 i=5 5650 5650,4 0,0071 i=6 4639 4639,9 0,0194 i=7 4691 4691,1 0,0021 i=8 6358 6358,2 0,0031 i=9 7891 7891,2 0,0025 i = 10 8079 8079,8 0,0099 i = 11 5491 5491,1 0,0018 i = 12 5544 5544,8 0,0144 i = 13 6129 6129,3 0,0049 i = 14 5013 5013,9 0,0180 i = 15 4805 4806,0 0,0208 i = 16 4735 4735,5 0,0106 i = 17 5904 5904,5 0,0085 i = 18 5265 5265,5 0,0095 i = 19 5133 5133,9 0,0175 i = 20 5125 5125,5 0,0098 TCNCYH 119 (3) - 2019 TẠP CHÍ NGHIÊN CỨU Y HỌC Bảng Phân bố HU mật độ GAMOS Voxeli CARIMAS Độ lệch (%) HU Mật độ (g/cm3) HU Mật độ (g/cm3) i=1 -885 0,123467 -885 0,123467 i=2 -775 0,232000 -775 0,232000 i=3 -626 0,379013 -626 0,379013 i=4 -449 0,553653 -449 0,553653 i=5 -256 0,787472 -256 0,787472 i=6 -73 0,970508 -73 0,970508 i=7 84 1,065340 84 1,065340 i=8 209 1,113150 209 1,113150 i=9 298 1,144300 298 1,144300 i = 10 357 1,168840 357 1,168840 i = 11 390 1,182640 390 1,18264 i = 12 403 1,188080 403 1,188080 i = 13 394 1,184310 394 1.184310 i = 14 365 1,172190 365 1,172190 i = 15 293 1,142550 293 1,142550 i = 16 166 1,098100 166 1,098100 i = 17 -15 1,005540 -15 1,005540 i = 18 -233 0,817096 -233 0,817096 i = 19 -459 0,543787 -459 0,543787 i = 20 -661 0,344480 -661 0,344480 TCNCYH 119 (3) - 2019 11 TẠP CHÍ NGHIÊN CỨU Y HỌC Kết tính liều cho quan bệnh nhân so sánh với kết tính cho phantom tốn học với điều kiện F-18 đồng phổi trình bày bảng Bảng Liều hấp thụ MBq F-18 phân bố đồng phổi Cơ quan Liều hấp thụ tính cho bệnh nhân ( mGy/MBq) Liều hấp thụ tính cho phantom (mGy/MBq) Độ lệch (%) Não 6,51.10-8 9,98.10-8 35% Vú 2,53.10-6 1,99.10-6 - 27% Thận 8,99.10-7 7,25.10-7 - 24% Gan 2,43.10-6 1,88.10-6 - 29% Phổi 6,84.10-5 5,93.10-5 - 15% Tuyến giáp 9,92.10 8,28.10 - 20% Tim 3,38.10-6 4,09.10-6 17% Lá lách 1,24.10-6 1,57.10-6 21% -7 -7 Kết tính liều cho bệnh nhân phantom giả sử F-18 phân bố đồng phổi có khác biệt lớn Khác biệt tất quan 10%, nhỏ phổi (15%) lớn não (35%) IV BÀN LUẬN Với phân bố mật độ HU, cho độ lệch 0% Với phân bố hoạt độ, cho độ lệch khác nhỏ (