Development of a software tool for an internal dosimetry using MIRD method

Abstract

The aim of this thesis was to develop software which provides sufficient tools for internal dosimetry using the MIRD (Medical Internal Radiation Dose) method in a single environment. The graphic user-interface development environment (GUIDE) in MATLAB software was used to develop a graphic user-interface-based software named CALRADDOSE. The absorbed-dose calculation in this software was performed using the MIRD method. The data for absorbed-dose calculation, including radiation decay data, organ masses, and absorbed fraction, were downloaded from the RADAR website. The CALRADDOSE software consisted of five modules such as the 'Welcome' module for creating a main directory and navigating to other modules, the 'Planar Image Processing' module for planar image analysis, the 'SPECT Image Processing' module for SPECT image analysis, the 'Residence Time Calculation' module for residence time calculation, and the 'Dose Calculation' module for absorbed-dose calculation. To evaluate the accuracy of the calculation processes in the CALRADDOSE software, fifteen Ga-67 studies were used as test datasets. Paired t- test was performed with a 95% confidence interval in order to compare residence times and absorbed doses obtained from this software and those obtained from the commercial software named OLINDA/EXM (Organ Level Internal Dose Assessment). The results showed that there was no statistically significant difference in the residence times and absorbed doses calculated by CALRADDOSE and OLINDA/EXM with p-value = 0.489 and 0.228, respectively. In conclusion, CALRADDOSE is a graphic user-interface-based software, which can perform all steps of internal dosimetry within a single environment leading to reduced calculation time and reduced possibility of error. CALRADDOSE also provides fast and accurate results which may be useful for educational, research, or clinical purposes.

วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้เพื่อพัฒนาซอฟต์แวร์สำหรับการคำนวณปริมาณรังสีภายในร่างกายด้วยวิธี MIRD (Medical Internal Radiation Dose) ที่รวมเอาเครื่องมือที่จำเป็นเข้าไว้ภายในซอฟต์แวร์เดียว โดย GUIDE ในโปรแกรม MATLAB ถูกนำมาใช้ในการพัฒนาซอฟต์แวร์ที่ชื่อว่า CALRADDOSE ซึ่งกระบวนการคำนวณปริมาณรังสีดูดกลืนได้ทำตามวิธี MIRD โดยข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการคำนวณปริมาณรังสีดูดกลืนที่ประกอบด้วย ข้อมูลการสลายตัวของสารกำมันตรังสี, น้ำหนักของอวัยวะภายในร่างกาย และสัดส่วนการดูดกลืน ปริมาณรังสีภายในอวัยวะ ได้อ้างอิงตามข้อมูลที่ได้เผยในเว็บไซต์ RADAR ซอฟต์แวร์ CALRADDOSE ประกอบด้วย 5 ส่วนดังนี้: 'Welcome' สำหรับการสร้างแฟ้ มสำหรับเก็บข้อมูลและเปิ ดใช้งานส่วนต่อประสานผู้ใช้งานอื่นๆ, 'Planar Image Processing' สำหรับการวิเคราะห์ภาพ 2 มิติ, 'SPECT Image Processing' สำหรับการวิเคราะห์ภาพ SPECT, 'Residence Time Calculation' สำหรับการคำนวณ residence time, และ 'Dose Calculation' สำหรับคำนวณปริมาณรังสีดูดกลืนภายในอวัยวะ ในการประเมินการทำงานของซอฟต์แวร์ CALRADDOSE ข้อมูลภาพถ่ายแบบ whole body จำนวน 15 ชุด จากผู้ป่วยที่รับการตรวจด้วย Ga-67 ถูกใช้เป็นภาพทดสอบจากนั้น residence time และปริมาณรังสีดูดกลืนที่คำนวณได้จาก CALRADDOSE ถูกนำไปเปรียบเทียบกับผลการ คำนวณของซอฟต์แวร์ OLINDA/EXM ซึ่งได้รับการรับรองจาก FDA จากการเปรียบเทียบด้วย paired t-test แสดงให้เห็นว่า ทั้ง residence time และปริมาณรังสีดูดกลืนที่คำนวณได้จากทั้งสองซอฟต์แวร์ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในทางสถิติที่ p-value เท่ากับ 0.489 และ 0.228 ตามลำดับ โดยสรุป CALRADDOSE เป็นซอฟต์แวร์สำหรับคำนวณปริมาณรังสีภายในร่างกายที่รวมเอาเครื่องมือที่จำเป็นเข้าไว้ภายในซอฟต์แวร์เดียวทำให้ช่วยลดทั้งเวลาในการคำนวณและโอกาสในการเกิดความผิดพลาด นอกจากนี้ CALRADOSE ยังให้ผลการคำนวณที่รวดเร็วและแม่นยำ ซึ่งอาจมีประโยชน์ในด้านการศึกษา การวิจัย และทางการแพทย์