A Comparative Study of Six Software Tools Used for Estimating Fetal Radiation Dose from CT Examinations
Date
2024-11-04
Authors
Huda Husni Mahmoud Nasser
هدى حسني محمود ناصر
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
The assessment of fetal radiation dose during computed tomography (CT) examinations is crucial for ensuring the safety of the pregnant women and their fetuses. This study aimed to perform a comparative analysis of six MC-based software tools (VirtualDose CT, FetalDose.org, CODE, Waza-ari, ImPACT, and CT-Expo) for fetal dose estimation in various CT examinations, assessing their reliability and performance. The analysis involved estimating fetal radiation doses for pregnant women in our sample set using these tools. The six software tools were used to estimate fetal radiation doses for twenty-six pregnant participants undergoing twenty-seven different CT examinations, including head, cervical spine, chest, abdomen-pelvis, lumbar spine, and ankle scans. Single measures and average measures Intraclass Correlation Coefficient (ICC) values at 95% Confidence Interval (CI) were calculated, to assess the reliability of the six software tools together, and the pairs of software tools separately as well. Bland-Altman plots were also utilized to assess the agreement between some pairs of software tools. A comparative analysis for the six software tools’ performance in estimating fetal dose from CT examinations was also conducted. Total performance score was calculated for each tool based on the established criteria in this study, which are considered critical in performing dose estimates to fetus, including availability of pregnant phantoms, required inputs, availability of CT procedures, availability of CT scanner models, details of resulting fetal and maternal doses, number of available phantoms, cost, ease of use, and compatibility with mobile systems. The resulting fetal dose estimates were all within the ICRP-recommended threshold for deterministic effects,
specifically below 100 milligray (mGy). Average measures ICC value for the six software tools was found to be 0.96 (95% CI: 0.91 – 0.98), indicating excellent reliability, whereas single measures ICC value for the six software tools was found to be 0.80 (95% CI: 0.63 – 0.90), indicating moderate to excellent reliability of an individual software tool with the others. VirtualDose CT and FetalDose.org showed the highest single measures ICC value across all pairs of software tools at 0.98 (95% CI: 0.96 – 0.99), indicating excellent reliability of both tools. Whereas CODE software showed the lowest single measures ICC values with all other software tools, indicating a low reliability of this software tool. Bland-Altman plot showed a mean difference of 0.79 for VirtualDose CT and FetalDose.org software tools, with limits of agreement ranged from – 2.45 to 4.03, indicating a good agreement between both tools, and confirming their reliability as well. For the comparative analysis of the software tools’ performance in calculating fetal dose from CT examinations, VirtualDose CT was identified as the best performer according to the predefined criteria evaluated in this study with a total performance score of 485.25. Ultimately, VirtualDose CT, with its superior performance and high reliability, was recommended as a standout tool for fetal dose estimates from CT examinations.
يُعدّ تقييم جرعة الإشعاع للجنين خلال فحوصات التصوير المقطعي أمر بالغ الأهمية لضمان سلامة المريضات الحوامل وأجنّتهن. هدفت هذه الدراسة بشكل أساسي إلى إجراء تحليلات مقارنة لست أدوات برمجية قائمة على طريقة مونت كارلو VirtualDose CT و FetalDose.org وCODE و Waza-ari و CT-Expo و ImPACT لتقييم موثوقيتها وأدائها, كما تضمنت حساب جرعات الإشعاع التي تعرض لها الأجنة في مجموعة العينة لدينا. تم استخدام الأدوات البرمجية الستة لحساب جرعة الإشعاع لست وعشرين مريضة مع سبعة وعشرين فحصًا مختلفًا للتصوير المقطعي، بما في ذلك الرأس، والعمود الفقري العنقي، والصدر، والبطن والحوض، والعمود الفقري القطني، والكاحل. تم حساب قيم معامل التوافق الداخلي للقياسات الفردية والمتوسطة عند مستوى ثقة 95% لتقييم موثوقية أدوات البرامج الستة معًا، وكذلك تقييم موثوقية كل زوج من الأدوات البرمجية بشكل منفصل. كما تم استخدام مخططات بلاند-ألتمن لتقييم التوافق بين بعض الأزواج من الأدوات البرمجية. تم إجراء تحليل مقارن لأداء أدوات البرمجيات الستة في حساب جرعة الجنين من فحوصات التصوير المقطعي، حيث تم تحديد درجة الأداء الإجمالي لكل أداة بعد تقييمها وفقًا للمعايير الموضوعة، والتي تعتبر حاسمة في إجراء حسابات الجرعة للجنين، بما في ذلك توفر الفانتوم لنساء حوامل، و عدد المدخلات المطلوبة، وتوافر إجراءات التصوير المقطعي، وعدد نماذج أجهزة التصوير المقطعي المتوفرة، وتفاصيل الجرعات الناتجة للجنين والأم، وعدد الفانتوم المستخدمة، والتكلفة، وسهولة الاستخدام، والتوافق مع الأنظمة المحمولة. كانت حسابات جرعة الجنين الناتجة جميعها ضمن الحدود المقبولة للجرعة الموصى بها من قبل اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع، أي أقل من 100 مللي غراي. كما أن الجرعات الجنينية الناتجة تتفق مع قيم الجرعات للأجنّة من فحوصات التصوير المقطعي المسجلة في دراسات سابقة باستخدام نفس طرق الحساب. وُجدت قيمة متوسط القياسات لمعامل التوافق الداخلي لأدوات البرمجيات الست بمعدل 0.96 عند مستوى ثقة 95% يتراوح من 0.91 إلى 0.98، مما يدل على موثوقية ممتازة، بينما وُجدت قيمة القياسات الفردية لمعامل التوافق الداخلي لأدوات البرمجيات الست بمعدل 0.80 عند مستوى ثقة 95% يتراوح من0.63 إلى 0.90، مما يدل على موثوقية متوسطة إلى ممتازة لكل أداة برمجية فردية مقارنة بالأدوات الأخرى. أظهرت أدوات VirtualDose CT وFetalDose.org أعلى قيمة قياسات فردية لمعامل التوافق الداخلي عبر جميع الأزواج من أدوات البرمجيات بمعدل 0.98 عند مستوى ثقة 95% يتراوح من 0.96 إلى 0.99، مما يدل على موثوقية ممتازة لكلتا الأداتين. بينما أظهرت أداة CODE أقل قيم قياسات فردية لمعامل التوافق الداخلي مع جميع أدوات البرمجيات الأخرى، مما يدل على انخفاض موثوقية هذه الأداة. أظهر مخطط بلاند-ألتمن فرق متوسط قدره 0.79 لأدوات VirtualDose CT و FetalDose.org، مع حدود توافق تتراوح من -2.45 إلى 4.03، مما يدل على توافق جيد بين الأداتين، ويؤكد موثوقيتهما أيضًا. أما بالنسبة للتحليل المقارن لأداء أدوات البرمجيات في حساب جرعة الجنين من فحوصات التصوير المقطعي، تم تحديد VirtualDose CT كأفضل أداء وفقًا للمعايير المحددة التي تم تقييمها في هذه الدراسة مع مجموع أداء إجمالي قدره 485.25. في النهاية، تم التوصية بأداةVirtualDose CT ، نظرًا لأدائها الممتاز وموثوقيتها العالية، كأداة متميزة لحساب جرعات الجنين من فحوصات التصوير المقطعي.
يُعدّ تقييم جرعة الإشعاع للجنين خلال فحوصات التصوير المقطعي أمر بالغ الأهمية لضمان سلامة المريضات الحوامل وأجنّتهن. هدفت هذه الدراسة بشكل أساسي إلى إجراء تحليلات مقارنة لست أدوات برمجية قائمة على طريقة مونت كارلو VirtualDose CT و FetalDose.org وCODE و Waza-ari و CT-Expo و ImPACT لتقييم موثوقيتها وأدائها, كما تضمنت حساب جرعات الإشعاع التي تعرض لها الأجنة في مجموعة العينة لدينا. تم استخدام الأدوات البرمجية الستة لحساب جرعة الإشعاع لست وعشرين مريضة مع سبعة وعشرين فحصًا مختلفًا للتصوير المقطعي، بما في ذلك الرأس، والعمود الفقري العنقي، والصدر، والبطن والحوض، والعمود الفقري القطني، والكاحل. تم حساب قيم معامل التوافق الداخلي للقياسات الفردية والمتوسطة عند مستوى ثقة 95% لتقييم موثوقية أدوات البرامج الستة معًا، وكذلك تقييم موثوقية كل زوج من الأدوات البرمجية بشكل منفصل. كما تم استخدام مخططات بلاند-ألتمن لتقييم التوافق بين بعض الأزواج من الأدوات البرمجية. تم إجراء تحليل مقارن لأداء أدوات البرمجيات الستة في حساب جرعة الجنين من فحوصات التصوير المقطعي، حيث تم تحديد درجة الأداء الإجمالي لكل أداة بعد تقييمها وفقًا للمعايير الموضوعة، والتي تعتبر حاسمة في إجراء حسابات الجرعة للجنين، بما في ذلك توفر الفانتوم لنساء حوامل، و عدد المدخلات المطلوبة، وتوافر إجراءات التصوير المقطعي، وعدد نماذج أجهزة التصوير المقطعي المتوفرة، وتفاصيل الجرعات الناتجة للجنين والأم، وعدد الفانتوم المستخدمة، والتكلفة، وسهولة الاستخدام، والتوافق مع الأنظمة المحمولة. كانت حسابات جرعة الجنين الناتجة جميعها ضمن الحدود المقبولة للجرعة الموصى بها من قبل اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع، أي أقل من 100 مللي غراي. كما أن الجرعات الجنينية الناتجة تتفق مع قيم الجرعات للأجنّة من فحوصات التصوير المقطعي المسجلة في دراسات سابقة باستخدام نفس طرق الحساب. وُجدت قيمة متوسط القياسات لمعامل التوافق الداخلي لأدوات البرمجيات الست بمعدل 0.96 عند مستوى ثقة 95% يتراوح من 0.91 إلى 0.98، مما يدل على موثوقية ممتازة، بينما وُجدت قيمة القياسات الفردية لمعامل التوافق الداخلي لأدوات البرمجيات الست بمعدل 0.80 عند مستوى ثقة 95% يتراوح من0.63 إلى 0.90، مما يدل على موثوقية متوسطة إلى ممتازة لكل أداة برمجية فردية مقارنة بالأدوات الأخرى. أظهرت أدوات VirtualDose CT وFetalDose.org أعلى قيمة قياسات فردية لمعامل التوافق الداخلي عبر جميع الأزواج من أدوات البرمجيات بمعدل 0.98 عند مستوى ثقة 95% يتراوح من 0.96 إلى 0.99، مما يدل على موثوقية ممتازة لكلتا الأداتين. بينما أظهرت أداة CODE أقل قيم قياسات فردية لمعامل التوافق الداخلي مع جميع أدوات البرمجيات الأخرى، مما يدل على انخفاض موثوقية هذه الأداة. أظهر مخطط بلاند-ألتمن فرق متوسط قدره 0.79 لأدوات VirtualDose CT و FetalDose.org، مع حدود توافق تتراوح من -2.45 إلى 4.03، مما يدل على توافق جيد بين الأداتين، ويؤكد موثوقيتهما أيضًا. أما بالنسبة للتحليل المقارن لأداء أدوات البرمجيات في حساب جرعة الجنين من فحوصات التصوير المقطعي، تم تحديد VirtualDose CT كأفضل أداء وفقًا للمعايير المحددة التي تم تقييمها في هذه الدراسة مع مجموع أداء إجمالي قدره 485.25. في النهاية، تم التوصية بأداةVirtualDose CT ، نظرًا لأدائها الممتاز وموثوقيتها العالية، كأداة متميزة لحساب جرعات الجنين من فحوصات التصوير المقطعي.
Description
Keywords
Citation
Nasser، Huda Husni. (2024). A Comparative Study of Six Software Tools Used for Estimating Fetal Radiation Dose from CT Examinations [رسالة ماجستير منشورة، جامعة القدس، فلسطين]. المستودع الرقمي لجامعة القدس.