Dose assessment in Computed Tomography based on Monte Carlo simulation for a 320 detector-row cone-beam scanner

La tomografia computaritzada (TC) ha esdevingut una de les tècniques d’imatge més utilitzades en el camp de radiodiagnòstic. Des de la introducció dels escàners TC multidetector, el ràpid procés d’evolució tecnològica ha permès l’ús de noves aplicacions diagnostiques. Per aquest motiu, és de gran importància l’avaluació d’exposició de radiació en els escàners i protocols d’adquisició actuals amb l’objectiu d’optimitzar l’aplicació clínica del TC i de minimitzar els possibles efectes de la radiació per la salut. La motivació d’aquesta tesi fou el desenvolupament d’una eina de simulació basada en Monte Carlo (MC) que reproduís totes les característiques de l’escàner de TC de feix cònic amb 320 files de detectors i les últimes recomanacions de la ICRP amb la finalitat d’avaluar dosis a pacients sotmesos a exploracions TC. Els quatre articles que conformen aquesta tesi descriuen el procés seguit per adaptar el model d’escàner al programa de simulació, la validació del codi de MC desenvolupat, l’ús del programa per a l’estimació de dosis en òrgans i dosis efectives en diferents exploracions TC de l’equip i el desenvolupament d’una eina de software dosimètrica per a l’avaluació de dosis. En conclusió, aquesta tesi presenta un marc de referència per una estimació de dosis precisa en pacients estàndard sotmesos a exploracions TC en un escàner de feix cònic amb 320 files de detectors.La tomografía computarizada (TC) se ha convertido en una de les técnicas de imagen más utilizadas en el campo del radiodiagnóstico. Desde la introducción de los escáneres TC multidetector, el rápido proceso de evolución tecnológica ha permitido el uso de nuevas aplicaciones diagnósticas. Por este motivo, es de gran importancia la evaluación de exposición de radiación en los escáneres y protocoles actuales de adquisición con el objetivo de optimizar la aplicación clínica del TC y de minimizar los posibles efectos de la radiación para la salud. La motivación de esta tesis fue el desarrollo de una herramienta de simulación basada en Monte Carlo (MC) que reprodujera todas las características técnicas del escáner de TC de haz cónico con 320 hileras de detectores y las últimas recomendaciones de la ICRP con el objetivo de evaluar dosis en pacientes sometidos a exploraciones TC. Los cuatro artículos que forman esta tesis describen el proceso seguido para adaptar el modelo de escáner al programa de simulación, la validación del código MC desarrollado, el uso del programa para la estimación de dosis en órganos y dosis efectiva en distintas exploraciones TC del equipo y el desarrollo de una herramienta de software dosimétrica para la evaluación de dosis. En conclusión, esta tesis presenta un marco de referencia para una estimación de dosis precisa en pacientes estándar sometidos a exploraciones TC en un escáner de haz cónico de 320 hileras de detectores.Computed Tomography (CT) has become one of the imaging techniques most used in the field of diagnostic radiology. Since the introduction of the multi-slice CT scanners, a continuous process of technological evolution has made possible a new range of diagnostic applications. For this reason, there is a need to be aware about radiation exposure in current scanners and current acquisition protocols in order to optimize the clinical application of CT and to minimize possible radiation-induced health effects. The motivation of this thesis was the development of a Monte Carlo (MC) simulation tool taking into account all relevant technical characteristics of the 320 detector-row cone-beam CT scanner and the latest recommendations of the ICRP with the aim of assessing doses in patients undergoing CT examinations. The four papers included in this thesis described the procedure followed to tailor the scanner model in a MC simulation program, the validation of the MC code, the use of the program for estimation of organ absorbed doses and effective doses in different CT examinations and the development of a dosimetric software tool for dose assessment and reporting. Hence, this dissertation presents a framework for an accurate dose estimates in standard patients undergoing CT examinations with a 320 detector-row cone-beam scanner