دوزیمتری رادیولوژی دندان و فک: کمیت‌ها و روش‌های اندازه‌گیری

دوزیمتری رادیولوژی دندان یعنی اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی پرتو، مانند کرمای هوای فرودی و حاصل‌ضرب دوز در سطح (DAP)، و تبدیل آن‌ها به دوز ارگان‌ها و در نهایت دوز مؤثر. دوز مؤثر کمیتی حفاظتی برای «فرد مرجع» است و برای مقایسه روش‌ها و بهینه‌سازی به کار می‌رود، نه برای برآورد ریسک یک بیمار خاص.

این مقاله مبانی دوزیمتری رادیولوژی دندان را برای رادیولوژیست‌های دهان، فک و صورت مرور می‌کند: کدام کمیت اندازه‌گیری می‌شود، دوز مؤثر چگونه محاسبه می‌شود، روش‌های آزمایشگاهی و محاسباتی چه دقت و محدودیتی دارند و داده‌های منتشرشده درباره دوز آزمون‌های رایج چه می‌گویند. چارچوب حفاظتی این موضوع در مقاله ICRP 113 و اصول حفاظت پرتویی و مبانی فیزیکی تشکیل تصویر در مقاله فیزیک CBCT آمده است. محور علمی متن، فراتحلیل Ludlow و همکاران، روش تبدیل DAP به دوز مؤثر Pauwels و تعاریف ICRP 103 است.

دوزیمتری رادیولوژی دندان و کمیت‌های آن

دوزیمتری رادیولوژی دندان شاخه‌ای از فیزیک پزشکی است که مقدار پرتو دریافتی بیمار را در آزمون‌های داخل دهانی، پانورامیک، سفالومتری و CBCT تعیین می‌کند. این کار در دو سطح انجام می‌شود: اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی مانند کرمای هوای فرودی و DAP، و محاسبه کمیت‌های حفاظتی مانند دوز معادل و دوز مؤثر که مستقیماً قابل اندازه‌گیری نیستند.

در ICRP 103، دوز مؤثر (E) به‌صورت مجموع وزنی دوزهای معادل بافت‌ها تعریف می‌شود: E = Σ w_T · H_T؛ که در آن H_T دوز معادل بافت T و w_T ضریب وزنی آن بافت است. واحد دوز مؤثر ژول بر کیلوگرم و نام خاص آن سیورت (Sv) است. در رادیولوژی دندان، به دلیل مقادیر کوچک، معمولاً از میکروسیورت (µSv) استفاده می‌شود.

کمیت‌های اصلی دوزیمتری، واحد، روش تعیین و کاربرد بالینی هر یک به شرح زیر است:

منابع: ICRP 103، ICRP 135 و SEDENTEXCT

کمیت‌های فیزیکی و کمیت‌های حفاظتی

کمیت‌های فیزیکی، مانند کرمای هوا و DAP، با دوزیمتر کالیبره مستقیماً اندازه‌گیری می‌شوند و برای کنترل کیفیت، ممیزی و مقایسه با DRL به کار می‌روند. کمیت‌های حفاظتی، مانند دوز معادل و دوز مؤثر، از دوز ارگان‌ها و ضرایب وزنی قراردادی محاسبه می‌شوند و برای ارزیابی آینده‌نگر، برنامه‌ریزی و بهینه‌سازی حفاظت پرتویی طراحی شده‌اند.

محاسبه و تفسیر دوز مؤثر

برای محاسبه دوز مؤثر، ابتدا دوز جذبی ارگان‌های ناحیه سر و گردن تعیین می‌شود، سپس در ضریب وزنی پرتو و ضریب وزنی بافت ضرب و جمع می‌شود. نتیجه، کمیتی برای «فرد مرجع» با میانگین سنی و جنسی است. ICRP تأکید می‌کند دوز مؤثر برای مطالعات اپیدمیولوژیک یا بررسی ریسک یک فرد خاص طراحی نشده است.

“Effective dose is calculated for a Reference Person and not for an individual.”

ترجمه: «دوز مؤثر برای یک فرد مرجع محاسبه می‌شود، نه برای یک فرد خاص.»

— ICRP Publication 103، خلاصه اجرایی

ICRP 103 کاربردهای اصلی دوز مؤثر را ارزیابی آینده‌نگر دوز برای برنامه‌ریزی و بهینه‌سازی، و اثبات انطباق با حدود دوز برای اهداف قانونی معرفی می‌کند و صراحتاً می‌گوید این کمیت برای ارزیابی‌های اپیدمیولوژیک توصیه نمی‌شود و نباید برای بررسی‌های گذشته‌نگر دقیق مواجهه و ریسک فردی به کار رود. بنابراین گزارش «۸۴ میکروسیورت» برای یک CBCT کوچک، معیاری برای مقایسه پروتکل‌هاست، نه پیش‌بینی ریسک سرطان برای همان بیمار.

ضرایب وزنی بافت‌های سر و گردن در ICRP 103

در ICRP 103، ضریب وزنی مغز استخوان قرمز ۰٫۱۲، تیروئید ۰٫۰۴ و غدد بزاقی، مغز، پوست و سطح استخوان هر کدام ۰٫۰۱ است. مخاط دهان و ناحیه خارج‌سینه‌ای جزو بافت‌های remainder با ضریب مجموع ۰٫۱۲ قرار دارند. افزوده‌شدن غدد بزاقی، مغز و مخاط دهان در توصیه‌های ۲۰۰۷، دوز مؤثر محاسبه‌شده آزمون‌های دندانی را به‌طور محسوسی تغییر داد.

ضرایب وزنی بافت‌هایی که در تصویربرداری دهان و فک بیشترین تابش را دریافت می‌کنند:

منبع: ICRP 103؛ ملاحظات بالینی بر پایه SEDENTEXCT

اثر ضرایب وزنی ICRP 2007 بر دوز گزارش‌شده

Ludlow، Davies-Ludlow و White با فانتوم معادل بافت نشان دادند که دوز مؤثر آزمون‌های رایج دندانی با ضرایب ICRP 2007، بسته به نوع آزمون، ۳۲ تا ۴۲۲ درصد بیشتر از مقادیر محاسبه‌شده با ضرایب ۱۹۹۰ است. به همین دلیل، مقایسه مستقیم دوزهای گزارش‌شده در مطالعات قدیمی و جدید بدون توجه به ضرایب وزنی به کاررفته نادرست است.

راهنمای SEDENTEXCT نیز یادآوری می‌کند که بازنگری ICRP 2007 ضرایب ویژه‌ای برای غدد بزاقی، مغز، مخاط دهان و چند ارگان دیگر افزود و چون این بافت‌ها در آزمون‌های دندانی اغلب تابش می‌گیرند، مطالعات مبتنی بر ضرایب قدیمی به‌احتمال زیاد نتایج متفاوتی می‌دهند.

روش‌های اندازه‌گیری دوز بیمار

سه رویکرد اصلی در دوزیمتری رادیولوژی دندان به کار می‌رود: اندازه‌گیری دوز ارگان با دوزیمترهای ترمولومینسانس (TLD) در فانتوم انسان‌نما، شبیه‌سازی رایانه‌ای مونت‌کارلو، و اندازه‌گیری شاخص‌های دوز مانند DAP یا شاخص‌های دوز CBCT در فانتوم PMMA. دو روش نخست دوز ارگان و دوز مؤثر می‌دهند و روش سوم برای کنترل کیفیت و ممیزی کاربرد دارد.

• TLD در فانتوم انسان‌نما: روش مرجع بیشتر مطالعات دوز مؤثر دندانی؛ دوزیمترها در محل ارگان‌های حساس فانتوم قرار می‌گیرند.
• شبیه‌سازی مونت‌کارلو: برای نمونه، Pauwels ۲۴٬۳۸۴ اکسپوژر CBCT را روی فانتوم بزرگسال با نرم‌افزار PCXMC 2.0 شبیه‌سازی کرد.
• DAP متر: اتاقک یونیزاسیون کالیبره که دوز را در سراسر مقطع پرتو اولیه انتگرال می‌گیرد.
• شاخص‌های دوز CBCT: SEDENTEXCT اندازه‌گیری با اتاقک یونیزاسیون یا TLD در فانتوم PMMA با قطر توصیه‌شده ۱۶ سانتی‌متر را برای دو شاخص پیشنهادی (Index 1 و Index 2) شرح می‌دهد.

روش TLD در فانتوم انسان‌نما

به گزارش SEDENTEXCT، بیشتر مطالعات دوز دندانی بر TLD در فانتوم انسان‌نما متکی بوده‌اند، اما روش‌شناسی آن‌ها، به‌ویژه نوع فانتوم و تعداد و محل TLDها، تفاوت زیادی داشته است. بازمحاسبه با تعداد محدودی TLD تغییرپذیری معناداری در دوز ارگان ایجاد کرد که بیشترین انحراف آن در پروتکل‌های FOV کوچک و برای تیروئید و بافت‌های remainder دیده شد.

DAP و صحت نمایشگر آن

طبق SEDENTEXCT، DAP حاصل‌ضرب دوز در پرتو در مساحت پرتو در همان نقطه است و کارشناس فیزیک پزشکی می‌تواند آن را با DAP متر کالیبره یا با اندازه‌گیری دوز و ابعاد پرتو در یک نقطه ثابت تعیین کند. اگر دستگاه، DAP را نمایش می‌دهد، صحت این عدد باید تأیید شود؛ اگر نمایش نمی‌دهد، فیزیک‌دان باید مقادیر DAP همه تنظیمات استاندارد را فراهم کند.

این راهنما توصیه می‌کند سازندگان CBCT پس از هر اکسپوژر، نمایش DAP ارائه دهند؛ در نظرسنجی Fakhtei و همکاران نیز ۹۰ درصد پاسخ‌دهندگان اروپایی گفتند DAP را ثبت می‌کنند. در ارزیابی دستگاه‌های CBCT و OPG، وجود نمایش DAP یک معیار مهم فنی است.

تبدیل DAP به دوز مؤثر

تبدیل DAP به دوز مؤثر با ضریب ثابت خطای قابل‌توجهی دارد. Pauwels نشان داد میانگین خطای مطلق دوز مؤثر با شبکه عصبی ۰٫۲۳ درصد در حالت «Coordinate» و ۴٫۳۰ درصد در حالت «AP/JAW» بود، در حالی که برای رگرسیون خطی چندگانه ۵٫۷۰ درصد و برای ضرایب تبدیل مستقیم ۲۰٫۱۹ تا ۳۲٫۶۷ درصد گزارش شد.

در این مطالعه، دوز مؤثر از ترکیب خروجی شبکه‌های عصبی با ضرایب وزنی بافت ICRP 103 محاسبه شد. پیش‌تر، Ludlow و همکاران نیز گزارش کرده بودند که استفاده از حاصل‌ضرب دوز در ارتفاع (DHP) به‌جای DAP، میانگین خطای مطلق محاسبه دوز را ۴۵ درصد کاهش می‌دهد و پیشنهاد بررسی بیشتر آن را داده بودند.

دوز مؤثر آزمون‌های رایج رادیولوژی دهان و فک

دوز مؤثر یک رادیوگرافی داخل دهانی با PSP یا فیلم F و کولیماتور مستطیلی کمتر از ۱٫۵ میکروسیورت، پانورامیک حدود ۲٫۷ تا ۲۴٫۳ و سفالومتری کمتر از ۶ میکروسیورت است. CBCT دامنه بسیار گسترده‌تری دارد: میانگین بزرگسال با پروتکل استاندارد ۸۴ تا ۲۱۲ میکروسیورت بسته به FOV. CT چندبرشی فک‌ها ۲۸۰ تا ۱۴۱۰ میکروسیورت گزارش شده است.

دوز مؤثر آزمون‌های رایج، بر پایه داده‌های گردآوری‌شده در راهنمای اروپایی و فراتحلیل Ludlow:

منابع: European Commission RP 172 و Ludlow و همکاران، DMFR 2015

چرا دوز CBCT یک عدد ثابت نیست

در فراتحلیل Ludlow، دوز مؤثر بزرگسال برای هر پروتکل از ۴۶ تا ۱۰۷۳ میکروسیورت در FOV بزرگ، ۹ تا ۵۶۰ در FOV متوسط و ۵ تا ۶۵۲ در FOV کوچک متغیر بود و تفاوت‌های بزرگی میان دستگاه‌ها دیده شد. Fontenele و همکاران نیز در مرور ۸۷ دستگاه تجاری، دوز مؤثر معمول ۳ تا ۵۰۰ میکروسیورت و DAP بین ۱۰ تا ۵۶۰۰ mGy·cm² را گزارش کردند.

“Large exposure ranges make CBCT doses difficult to generalize.”

ترجمه: «دامنه‌های گسترده اکسپوژر، تعمیم دوزهای CBCT را دشوار می‌کند.»

— Ludlow و همکاران، Dentomaxillofacial Radiology، ۲۰۱۵

این تنوع، دلیل اصلی ضرورت دوزیمتری محلی است: پارامترهای kV، mAs، FOV و کمان چرخش که در مقاله مشخصات فنی CBCT بررسی شده‌اند، دوز هر دستگاه را تعیین می‌کنند. در کاربردهایی مانند برنامه‌ریزی ایمپلنت با CBCT، انتخاب کوچک‌ترین FOV کافی مستقیماً دوز مؤثر را کاهش می‌دهد.

عوامل مؤثر بر دوز رادیوگرافی داخل دهانی

طبق داده‌های Ludlow و همکاران، سری کامل دهانی با PSP یا فیلم F و کولیماتور مستطیلی ۳۴٫۹ میکروسیورت دوز داشت، در حالی که همان سری با کولیماتور گرد ۱۷۰٫۷ و با فیلم D و کولیماتور گرد ۳۸۸ میکروسیورت بود. نویسندگان توصیه کردند گیرنده دیجیتال یا فیلم F به‌جای فیلم D، کولیماتور مستطیلی و معیارهای انتخاب رادیوگرافی به کار رود.

انتخاب گیرنده تصویر بخشی از همین بهینه‌سازی است؛ ویژگی‌های آشکارسازهای CMOS، CCD و PSP و گزینه‌های موجود در سنسورهای RVG و سنسورهای فسفر از این منظر قابل مقایسه‌اند.

سطوح مرجع تشخیصی و ممیزی دوز

سطح مرجع تشخیصی (DRL) ابزار بهینه‌سازی است، نه حد دوز. ICRP 135 مقادیر DRL دندانی را بر حسب کرمای هوای فرودی تعریف می‌کند و راهنمای SEDENTEXCT برای CBCT، تا زمان انتشار داده‌های کافی، DAP قابل دستیابی ۲۵۰ mGy·cm² را برای تصویربرداری محل ایمپلنت مولر اول بالا در بزرگسال استاندارد پیشنهاد می‌کند. ممیزی باید دست‌کم هر سه سال انجام شود.

این عدد بر پایه ممیزی اولیه آژانس حفاظت سلامت بریتانیا روی ۴۱ دستگاه CBCT دندانی پیشنهاد شد و داده‌ها به میدانی معادل ۴ × ۴ سانتی‌متر در ایزوسنتر نرمال‌سازی شده بودند؛ به همین دلیل از آن به‌عنوان «دوز قابل دستیابی» و نه DRL یاد شده است. SEDENTEXCT تصریح می‌کند دستگاه‌های با FOV بزرگ ثابت احتمالاً از این مقدار فراتر می‌روند و باید سنجید که آیا استفاده از آن‌ها برای این نما موجه است یا نه.

“Manufacturers of dental CBCT equipment should provide a read-out of Dose-Area-Product (DAP) after each exposure.”

ترجمه: «سازندگان تجهیزات CBCT دندانی باید پس از هر اکسپوژر، نمایش حاصل‌ضرب دوز در سطح (DAP) را ارائه کنند.»

— European Commission، Radiation Protection 172 (SEDENTEXCT)

نقش فیزیک پزشکی و داده‌های DICOM

طبق SEDENTEXCT، دندان‌پزشک باید میانگین دوز آزمون‌های خود را بداند و با DRLهای ملی و اروپایی مقایسه کند؛ ممیزی DAP بیماران با جثه استاندارد، ترجیحاً با کمک کارشناس فیزیک پزشکی، انجام می‌شود. نتایج بالاتر از DRL یا متفاوت با ممیزی قبلی باید بررسی شوند. اگر برچسب‌های سربرگ DICOM کامل پر شوند، پایش سیستماتیک دوز بیماران ساده می‌شود.

این راهنما همچنین توصیه می‌کند بررسی شود که دوز پروتکل‌های کودکان به‌طور معناداری کمتر از بزرگسالان باشد و برنامه‌های جداگانه برای ضایعات موضعی و تصویربرداری کل فک وجود داشته باشد. ساختار داده‌های دوز در فایل‌های تصویری در مقاله استاندارد DICOM در رادیولوژی دهان و فک شرح داده شده است و مرور Kaasalainen و همکاران چشم‌انداز مقرراتی دوزیمتری و DRL در CBCT دندانی را جمع‌بندی کرده است.

پرسش‌های متداول

جمع‌بندی

دوزیمتری رادیولوژی دندان پلی میان فیزیک پرتو و تصمیم بالینی است. کمیت‌های قابل اندازه‌گیری، یعنی کرمای هوای فرودی و DAP، ابزار کنترل کیفیت و ممیزی‌اند و دوز مؤثر ابزار مقایسه روش‌ها برای فرد مرجع است. داده‌های منتشرشده نشان می‌دهند دوز CBCT به اندازه FOV و دستگاه وابسته است و از دوز رادیوگرافی‌های دوبعدی بیشتر و از CT چندبرشی کمتر است.

روش‌های نوین، مانند مدل‌های یادگیری عمیق برای تبدیل DAP، دقت برآورد دوز را بالا برده‌اند، اما پایه کار همچنان ممیزی منظم و مقایسه با DRL است. چارچوب حفاظتی این مباحث در مقاله ICRP 113 آمده است.

مهم‌ترین نکات این مقاله در جدول زیر خلاصه شده است:

منابع

1. ICRP. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103. Ann ICRP. 2007;37(2-4). icrp.org — ICRP Publication 103
2. ICRP; Rehani MM, Gupta R, Bartling S, et al. Radiological Protection in Cone Beam Computed Tomography (CBCT). ICRP Publication 129. Ann ICRP. 2015;44(1):9-127. doi:10.1177/0146645315575485
3. ICRP. Diagnostic Reference Levels in Medical Imaging. ICRP Publication 135. Ann ICRP. 2017;46(1). icrp.org — ICRP Publication 135
4. European Commission. Radiation Protection No 172: Cone beam CT for dental and maxillofacial radiology — Evidence-based guidelines (SEDENTEXCT). Luxembourg: Publications Office of the EU; 2012. op.europa.eu — RP 172 (doi:10.2768/21874)
5. Ludlow JB, Timothy R, Walker C, et al. Effective dose of dental CBCT — a meta analysis of published data and additional data for nine CBCT units. Dentomaxillofac Radiol. 2015;44(1):20140197. doi:10.1259/dmfr.20140197
6. Ludlow JB, Davies-Ludlow LE, White SC. Patient risk related to common dental radiographic examinations: the impact of 2007 ICRP recommendations regarding dose calculation. J Am Dent Assoc. 2008;139(9):1237-43. doi:10.14219/jada.archive.2008.0339
7. Pauwels R. Converting dose-area product to effective dose in dental cone-beam computed tomography using organ-specific deep learning. Dentomaxillofac Radiol. 2025;54(3):188-202. doi:10.1093/dmfr/twae067
8. Fontenele RC, Gaêta-Araujo H, Jacobs R. Cone beam computed tomography in dentistry: Clinical recommendations and indication-specific features. J Dent. 2025;159:105781. doi:10.1016/j.jdent.2025.105781
9. Kaasalainen T, Ekholm M, Siiskonen T, Kortesniemi M. Dental cone beam CT: An updated review. Phys Med. 2021;88:193-217. doi:10.1016/j.ejmp.2021.07.007
10. Fakhtei S, Hoogeveen R, Berkhout E. Dose optimization in CBCT in dentistry: a survey among EADMFR members. Dentomaxillofac Radiol. 2026. doi:10.1093/dmfr/twaf066
11. U.S. Food and Drug Administration. Bureau of Radiological Health manikin (FDA 183). Public domain, via Wikimedia Commons. commons.wikimedia.org

نسخه PDF مقاله

نسخه کامل این مقاله با عنوان «دوزیمتری رادیولوژی دندان و فک: کمیت‌ها و روش‌های اندازه‌گیری» را می‌توانید به‌صورت PDF مشاهده یا دریافت کنید.

⬇ دانلود PDF مقاله