Evaluation of Organs Absorbed Doses, effective dosesand Cancer risk Following Chest HRCT Scan for COVID-19 Patients
Date
2024-05-24
Authors
Hala Yousef Hussein Ahmad Dar-Rabee
هاله يوسف حسين احمد دار ربيع
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
CT imaging is an effective modality for diagnosing a wide range of medical conditions. CT outperforms x-rays in terms of 3D image generation and soft tissue visualization. CT imaging of the lungs is an important diagnostic tool in the fight against pneumonia. The use of the HRCT imaging protocol for the chest has increased during the COVID-19 pandemic. It is possible to use CT scans for both diagnostic and screening purposes. Radiation risk must be considered, and the dosimetric effects of chest HRCT must be assessed. CT imaging could assist with the early detection of COVID-19-related interstitial pneumonia. There is no agreement on the use of CT for diagnosis due to the first stage of the disease can be negative.
So, this study aims to evaluate the dosimetric impact of HRCT of the chest for COVID-19 Patients. The mean organ and effective doses will be evaluated. Also, estimation of radiation cancer risk in (lung, stomach, colon, thyroid, and breast) associated with these exposures according to the Biological Effects of Ionizing Radiations (BEIR) VII report.
The study's goal was achieved through the use of quantitative retrospective cohort analysis. The study population consists of 49 adult patients (31 males and 17 females), aged 18 to 89 years, who underwent HRCT during the period between April 26th, 2020, and March 20th, 2021. Data was collected using a local picture archiving and communication system (PACS), including patient demographics and anthropometrics, as well as dose descriptive information (CTDIv and DLP). The effective dose was calculated using two methods: first, using the tissue conversion coefficient (k) for the chest CT, and second, using the VirtualDose™ CT software, which also calculates the organ absorbed dose. The software is based on a large database of organ doses generated via Monte Carlo (MC) simulations using a library of 25 anatomically realistic phantoms. Then The life time attributable risk (LAR) of developing cancer in a specific organ (T) was determined by risk coefficients obtained from Biological Effects of Ionizing Radiations (BEIR) VII report. Each dosimetric parameter is defined by its mean, median, standard deviation, and 75th percentile. We used the MV for comparing our results with previously reported values. The mean value of equivalent doses and the cancer risk probability for organs have been established for either or both gender groups.
Spearman’s rank-order test was used to test for correlations between, DLP\BMI, EDDLP, and EDMC. The significance level was defined as p < 0.05. The results of the study revealed that the average calculated effective dose for total population 9.7 mSv, and the average effective dose estimated by virtual dose CT software was 13.47 mSv, with female average
dose higher than male with a value of 14.75 and 12.7 mSv respectively. The result showed a decreased effective dose for patients with increased patient BMI while increased with increased DLP. Females showed a higher organs dose than males for all organs as well as cancer risk except for colon, the highest risk were found in lungs for both gender as it 51.6 per 100.000 for females and 21.8 per 100.000 per males.it was concluded that the current chest HRCT protocol result in significant radiation doses to the patients compared to reported in previous studies
التصوير المقطعي المحوسب هو طريقة فعالة لتشخيص مجموعة واسعة من الحالات الطبية. يتفوق التصوير المقطعي المحوسب على الأشعة السينية من حيث توليد الصور وتصوير الأنسجة الرخوة. يعد التصوير المقطعي المحوسب للرئتين أداة تشخيصية مهمة في مكافحة الالتهاب الرئوي. زاد استخدام بروتوكول تصوير الصدر خلال جائحة كوفيد19,حيث يمكن استخدام الأشعة المقطعية كأداة تشخيصية وفحص المرضى المشتبه بهم ولكن يجب النظر في خطر الإشعاع، ويجب تقييم أثار الجرعة الإشعاعية من تصوير الصدر. قد يساعد التصوير المقطعي المحوسب في الكشف المبكر عن مرض الالتهاب الرئوي الخلالي المرتبط بكوفيد-19 , الا انه لا يوجد إجماع على استخدام التصوير المقطعي المحوسب للتشخيص لأن المرحلة الأولى من المرض قد تكون سلبية. لذلك تهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثير الجرعات الإشعاعية لمرضى كوفيد -19 وسيتم تقييم كل من جرعات الاعضاء والجرعات الفعالة كما سيتم تقدير مخاطر الإصابة بالسرطان الإشعاعي في (الرئة والمعدة والقولون والغدة الدرقية والثدي) المرتبطة بهذه التعرضات وفقا للتقارير BEIR التابعة للأكاديمية الوطنية للعوم في الولايات المتحدة للحماية من الإشعاع، تم تحقيق هدف الدراسة من خلال استخدام التحليل الكمي بأثر رجعي. يتكون مجتمع الدراسة من 48 مريضا بالغا (31 ذكرا17 أنثى)، تتراوح أعمارهم بين 18 و89 عاما، خضعوا لتصوير الصدر الطبقي خلال هذه الفترة. تم جمع البيانات باستخدام نظام محلي لأرشفة الصور والاتصالات، بما في ذلك معلومات المرضى والقياسات البشرية، وكذلك المعلومات الوصفية للجرعة (CTDIv and DLP). تم حساب الجرعة الفعالة باستخدام طريقتين: أولا، باستخدام معامل تحويل الأنسجة للتصوير المقطعي المحوسب للصدر، وثانيا، باستخدام برنامج التصوير المقطعي المحوسب، والذي يحسب أيضا الجرعة الممتصة للأعضاء ويستند البرنامج على قاعدة بيانات كبيرة من جرعات الجهاز ولدت عن طريق نظام محاكاة مونت كارلو (MC) باستخدام مكتبة من 25 من المجسمات. ثم تم تحديد خطر الإصابة بالسرطان في عضو معين من خلال معاملات الخطر التي تم الحصول عليها منBEIR VII)). يتم تعريف كل معلمة قياس الجرعات بالمتوسط والقيمة المتوسطة والانحراف المعياري والنسبة المئوية 75. استخدمنا المتوسط لمقارنة بياناتنا بالقيم المنشورة. كما تم تحديد القيمة المتوسطة للجرعات المكافئة واحتمال خطر الإصابة بالسرطان للأعضاء لكل من المجموعات الفرعية بين الجنسين تم استخدام اختبار ترتيب رتبة سبيرمان لاختبار الارتباطات بين DLP\BMI, EDDLP, EDMC. تم تعريف مستوى الأهمية على أنه < 0.05 وكشفت نتائج الدراسة أن متوسط الجرعة الفعالة المحسوبة لمجموع السكان 9.7 ملي سيفرت، ومتوسط الجرعة الفعالة المقدرة ببرامج التصوير المقطعي المحوسب للجرعة الافتراضية كان 13.47 ملي سيفرت، مع متوسط جرعة الإناث أعلى من الذكور بقيمة 14.75 و12.7 ملي سيفرت على التوالي. وأظهرت النتيجة انخفاض الجرعة الفعالة للمرضى الذين يعانون من زيادة مؤشر كتلة الجسم المريض وتزداد مع زيادة DLP أظهرت الإناث جرعات أعضاء أعلى من الذكور لجميع الأعضاء وبالتالي خطر اعلى للإصابة بالسرطان والتي كانت أعلى في الرئتين لكلا الجنسين حيث كانت 51.6 لكل 100.000 للإناث و21.8 لكل 100.000 للذكور. ونستنتج أن بروتوكول تصوير الصدر الحالي يؤدي إلى جرعات إشعاعية كبيرة للمرضى مقارنة مع ما ذكرت في دراسات اخرى.
التصوير المقطعي المحوسب هو طريقة فعالة لتشخيص مجموعة واسعة من الحالات الطبية. يتفوق التصوير المقطعي المحوسب على الأشعة السينية من حيث توليد الصور وتصوير الأنسجة الرخوة. يعد التصوير المقطعي المحوسب للرئتين أداة تشخيصية مهمة في مكافحة الالتهاب الرئوي. زاد استخدام بروتوكول تصوير الصدر خلال جائحة كوفيد19,حيث يمكن استخدام الأشعة المقطعية كأداة تشخيصية وفحص المرضى المشتبه بهم ولكن يجب النظر في خطر الإشعاع، ويجب تقييم أثار الجرعة الإشعاعية من تصوير الصدر. قد يساعد التصوير المقطعي المحوسب في الكشف المبكر عن مرض الالتهاب الرئوي الخلالي المرتبط بكوفيد-19 , الا انه لا يوجد إجماع على استخدام التصوير المقطعي المحوسب للتشخيص لأن المرحلة الأولى من المرض قد تكون سلبية. لذلك تهدف هذه الدراسة إلى تقييم تأثير الجرعات الإشعاعية لمرضى كوفيد -19 وسيتم تقييم كل من جرعات الاعضاء والجرعات الفعالة كما سيتم تقدير مخاطر الإصابة بالسرطان الإشعاعي في (الرئة والمعدة والقولون والغدة الدرقية والثدي) المرتبطة بهذه التعرضات وفقا للتقارير BEIR التابعة للأكاديمية الوطنية للعوم في الولايات المتحدة للحماية من الإشعاع، تم تحقيق هدف الدراسة من خلال استخدام التحليل الكمي بأثر رجعي. يتكون مجتمع الدراسة من 48 مريضا بالغا (31 ذكرا17 أنثى)، تتراوح أعمارهم بين 18 و89 عاما، خضعوا لتصوير الصدر الطبقي خلال هذه الفترة. تم جمع البيانات باستخدام نظام محلي لأرشفة الصور والاتصالات، بما في ذلك معلومات المرضى والقياسات البشرية، وكذلك المعلومات الوصفية للجرعة (CTDIv and DLP). تم حساب الجرعة الفعالة باستخدام طريقتين: أولا، باستخدام معامل تحويل الأنسجة للتصوير المقطعي المحوسب للصدر، وثانيا، باستخدام برنامج التصوير المقطعي المحوسب، والذي يحسب أيضا الجرعة الممتصة للأعضاء ويستند البرنامج على قاعدة بيانات كبيرة من جرعات الجهاز ولدت عن طريق نظام محاكاة مونت كارلو (MC) باستخدام مكتبة من 25 من المجسمات. ثم تم تحديد خطر الإصابة بالسرطان في عضو معين من خلال معاملات الخطر التي تم الحصول عليها منBEIR VII)). يتم تعريف كل معلمة قياس الجرعات بالمتوسط والقيمة المتوسطة والانحراف المعياري والنسبة المئوية 75. استخدمنا المتوسط لمقارنة بياناتنا بالقيم المنشورة. كما تم تحديد القيمة المتوسطة للجرعات المكافئة واحتمال خطر الإصابة بالسرطان للأعضاء لكل من المجموعات الفرعية بين الجنسين تم استخدام اختبار ترتيب رتبة سبيرمان لاختبار الارتباطات بين DLP\BMI, EDDLP, EDMC. تم تعريف مستوى الأهمية على أنه < 0.05 وكشفت نتائج الدراسة أن متوسط الجرعة الفعالة المحسوبة لمجموع السكان 9.7 ملي سيفرت، ومتوسط الجرعة الفعالة المقدرة ببرامج التصوير المقطعي المحوسب للجرعة الافتراضية كان 13.47 ملي سيفرت، مع متوسط جرعة الإناث أعلى من الذكور بقيمة 14.75 و12.7 ملي سيفرت على التوالي. وأظهرت النتيجة انخفاض الجرعة الفعالة للمرضى الذين يعانون من زيادة مؤشر كتلة الجسم المريض وتزداد مع زيادة DLP أظهرت الإناث جرعات أعضاء أعلى من الذكور لجميع الأعضاء وبالتالي خطر اعلى للإصابة بالسرطان والتي كانت أعلى في الرئتين لكلا الجنسين حيث كانت 51.6 لكل 100.000 للإناث و21.8 لكل 100.000 للذكور. ونستنتج أن بروتوكول تصوير الصدر الحالي يؤدي إلى جرعات إشعاعية كبيرة للمرضى مقارنة مع ما ذكرت في دراسات اخرى.
Description
Keywords
Citation
Dar-Rabee، Hala Yousef Hussein. (2024). Evaluation of Organs Absorbed Doses، effective dosesand Cancer risk Following Chest HRCT Scan for COVID-19 Patients [رسالة ماجستير منشورة، جامعة القدس، فلسطين]. المستودع الرقمي لجامعة القدس.