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Normalized glandular dose coefficients for digital breast tomosynthesis systems with a homogeneous breast model
Physics in Medicine & Biology ( IF 3.5 ) Pub Date : 2021-03-12 , DOI: 10.1088/1361-6560/abe2e9
Antonio Sarno 1 , Raffaele Maria Tucciariello 2, 3 , Giovanni Mettivier 1, 4 , Damiano Del Sarto 2, 3 , Maria Evelina Fantacci 2, 3 , Paolo Russo 1, 4
Affiliation  

This work aims at calculating and releasing tabulated values of dose conversion coefficients, DgNDBT, for mean glandular dose (MGD) estimates in digital breast tomosynthesis (DBT). The DgNDBT coefficients are proposed as unique conversion coefficients for MGD estimates, in place of dose conversion coefficients in mammography (DgNDM or c, g, s triad as proposed in worldwide quality assurance protocols) used together with the T correction factor. DgNDBT is the MGD per unit incident air kerma measured at the breast surface for a 0 projection and the entire tube load used for the scan. The dataset of polyenergetic DgNDBT coefficients was derived via a Monte Carlo software based on the Geant4 toolkit. Dose coefficients were calculated for a grid of values of breast characteristics (breast thickness in the range 20–90 mm and glandular fraction by mass of 1%, 25%, 50%, 75%, 100%) and the simulated geometries, scan protocols, irradiation geometries and typical spectral qualities replicated those of six commercial DBT systems (GE SenoClaire, Hologic Selenia Dimensions, GE Senographe Pristina, Fujifilm Amulet Innovality, Siemens Mammomat Inspiration and IMS Giotto Class). For given breast characteristics, target/filter combination, tube voltage and half value layer (HVL), two spectra with two HVL values have been simulated in order to permit MGD estimates from experimental HVL values via mathematical interpolation from tabulated values. The adopted breast model assumes homogenous composition of glandular and adipose tissues; it includes a 1.45 mm thick skin envelope in place of the 4–5 mm envelope commonly adopted in dosimetry protocols. The simulation code was validated versus AAPM Task group 195 Monte Carlo reference data sets (absolute differences not higher than 1.1%) and by comparison to relative dosimetry measurements with radiochromic film in a PMMA test object (differences within the maximum experimental uncertainty of 11%). The calculated coefficients show maximum relative deviations of −17.6% and +6.1% from those provided by the DBT dose coefficients adopted in the EUREF protocol and of 1.5%, on average, from data in the AAPM TG223 report. A spreadsheet is provided for interpolating the tabulated DgNDBT coefficients for arbitrary values of HVL, compressed breast thickness and glandular fraction, in the corresponding investigated ranges, for each DBT unit modeled in this work.



中文翻译:

具有均质乳房模型的数字乳房断层合成系统的归一化腺剂量系数

这项工作旨在计算和发布数字乳房断层合成 (DBT) 中平均腺体剂量 (MGD) 估计的剂量转换系数 DgN DBT 的列表值。DgN DBT系数被提议作为 MGD 估计的唯一转换系数,代替与T校正因子一起使用的乳房 X 线摄影中的剂量转换系数(DgN DMc , g , s三元组,如全球质量保证协议中提出的)。DgN DBT是在乳房表面针对 0 投影和用于扫描的整个管负载测量的每单位入射空气比释动能的 MGD。多能 DgN DBT数据集系数是通过基于 Geant4 工具包的 Monte Carlo 软件得出的。剂量系数是针对乳房特征值网格计算的(乳房厚度在 20-90 毫米范围内,腺体质量分数为 1%、25%、50%、75%、100%)和模拟的几何形状、扫描协议、辐照几何形状和典型光谱质量复制了六种商业 DBT 系统(GE SenoClaire、Hologic Selenia Dimensions、GE Senographe Pristina、Fujifilm Amulet Innovality、Siemens Mammomat Inspiration 和 IMS Giotto Class)。对于给定的乳房特征、目标/过滤器组合、管电压和半值层 (HVL),已经模拟了具有两个 HVL 值的两个光谱,以便允许通过来自表格值的数学插值从实验 HVL 值进行 MGD 估计。它包括一个 1.45 毫米厚的皮肤包络,代替了剂量测定协议中常用的 4-5 毫米包络。模拟代码已通过 AAPM 任务组 195 蒙特卡洛参考数据集(绝对差异不高于 1.1%)以及与 PMMA 测试对象中的放射变色薄膜的相对剂量测量测量(最大实验不确定性 11% 内的差异)进行了验证. 计算出的系数与 EUREF 协议中采用的 DBT 剂量系数提供的最大相对偏差分别为 -17.6% 和 +6.1%,与 AAPM TG223 报告中的数据平均偏差为 1.5%。提供了一个电子表格用于插值表格 DgN 它包括一个 1.45 毫米厚的皮肤包络,代替了剂量测定协议中常用的 4-5 毫米包络。模拟代码已通过 AAPM 任务组 195 蒙特卡洛参考数据集(绝对差异不高于 1.1%)以及与 PMMA 测试对象中的放射变色薄膜的相对剂量测量测量(最大实验不确定性 11% 内的差异)进行了验证. 计算出的系数与 EUREF 协议中采用的 DBT 剂量系数提供的最大相对偏差分别为 -17.6% 和 +6.1%,与 AAPM TG223 报告中的数据平均偏差为 1.5%。提供了一个电子表格用于插值表格 DgN 模拟代码已通过 AAPM 任务组 195 蒙特卡洛参考数据集(绝对差异不高于 1.1%)以及与 PMMA 测试对象中的放射变色薄膜的相对剂量测量测量(最大实验不确定性 11% 内的差异)进行了验证. 计算出的系数与 EUREF 协议中采用的 DBT 剂量系数提供的最大相对偏差分别为 -17.6% 和 +6.1%,与 AAPM TG223 报告中的数据平均偏差为 1.5%。提供了一个电子表格用于插值表格 DgN 模拟代码已通过 AAPM 任务组 195 蒙特卡洛参考数据集(绝对差异不高于 1.1%)以及与 PMMA 测试对象中的放射变色薄膜的相对剂量测量测量(最大实验不确定性 11% 内的差异)进行了验证. 计算出的系数与 EUREF 协议中采用的 DBT 剂量系数提供的最大相对偏差分别为 -17.6% 和 +6.1%,与 AAPM TG223 报告中的数据平均偏差为 1.5%。提供了一个电子表格用于插值表格 DgN 计算出的系数与 EUREF 协议中采用的 DBT 剂量系数提供的最大相对偏差分别为 -17.6% 和 +6.1%,与 AAPM TG223 报告中的数据平均偏差为 1.5%。提供了一个电子表格用于插值表格 DgN 计算出的系数与 EUREF 协议中采用的 DBT 剂量系数提供的最大相对偏差分别为 -17.6% 和 +6.1%,与 AAPM TG223 报告中的数据平均偏差为 1.5%。提供了一个电子表格用于插值表格 DgN对于本工作中建模的每个 DBT 单元,在相应研究范围内,HVL、压缩乳房厚度和腺体分数的任意值的DBT系数。

更新日期:2021-03-12
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