UNIVERSITA

1
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI SALERNOFACOLTA DI
SCIENZE MM. FF. NN.CORSO DI LAUREA IL FISICA
MASTER DI 1 LIVELLOVERIFICHE DI QUALITÀ IN
RADIODIAGNOSTICA, MEDICINA NUCLEARE E
RADIOTERAPIA La radioprotezione del paziente
nella TC (4 Lezione) F. Malgieri
2
(No Transcript)
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(No Transcript)
4
Analisi della situazione

• La TC è in continua evoluzione ed offre sempre
  migliori qualità dellimmagine.
• La frequenza degli esami TC aumenta rapidamente
  ed in alcuni paesi raggiunge attualmente il 10-15
  di tutti gli esami radiologici.
• Le dosi ai pazienti negli esami TC non
  diminuiscono, contrariamente a quanto avvenuto
  per gli esami radiografici per I quali si è avuta
  negli ultimi 10 anni una riduzione delle dosi
  dellordine del 30.

5
Perchè aumenta la dose nella TC ?

• Perchè si persegue la migliore qualità
  dellimmagine che, in TC, richiede maggiore
  esposizione.
• Perchè in molti esami vi è la tendenza ad
  aumentare il volume esaminato.
• Perchè i parametri di scansione sono spesso non
  correttamente adattati alle esigenze dellesame.

6
UNSCEAR 2000
7
UNSCEAR 2000
8
Grandezze dosimetriche nella CT (1)

• La grandezza dosimetrica di base nella CT è
  costituita
• dal Computer Tomography Dose Index, introdotto
  già
• nel 1981 da Scope et al. Med. Physics 8, 1981,
• 8
• CTDI 1/T ? D(z) dz mGy
• -8
• con D(z) profilo di dose lungo lasse di
  rotazione z
• T spessore nominale dello strato

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Grandezze dosimetriche nella CT (2)

• Il CTDI è misurato con camera a
  ionizzazione tipo
• pencil di lunghezza 10 cm inserita in fantocci di
  PMMA
• di opportune dimensioni, sia al centro che alla
  periferia
• ad 1 cm sotto la superficie.

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
13
Grandezze dosimetriche nella CT (3)

• Il valore CTDI medio relativo al fantoccio ed
  al valore
• mAs utilizzati è dato da
• CTDIw (1/3CTDIc 2/3CTDIp) mGy
• dove
• CTDIc è il valore misurato al centro e
• CTDIp è la media dei valori misurati alla
  periferia.

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Grandezze dosimetriche nella CT (4)

• Per la CT elicoidale è stata introdotta la
  grandezza
• CTDIvol. CTDIw / pitch
• che tiene conto delle variazioni di dose lungo
  lasse z
• e risulta, ovviamente, CTDIvol. CTDIw nel
  caso di
• pitch 1.
• Le grandezze CTDIw e CTDIvol. esprimono la
  dose
• media nel volume irradiato ed i relativi valori
  sono
• indipendenti dalla lunghezza della regione
  irradiata.

15
(No Transcript)
16
Grandezze dosimetriche nella CT (5)

• Per tenere conto della lunghezza L (cm) della
• regione irradiata viene utilizzata la grandezza
• DLP (dose lunghezza)
• CTDIw L
• DLP mGy cm
• CTDIvol. L
• rispettivamente per la CT convenzionale e per
• quella elicoidale.

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Grandezze dosimetriche nella CT (6)

• Cosa diversa è la grandezza dose efficace E,
  deputata
• alla quantizzazione della probabilità di
  produzione del
• danno stocastico da radiazioni ionizzanti,
  definita come
• E ?T WT HT mSv
• con HT dose media ricevuta dallorgano o
  tessuto T
• WT fattore di peso che esprime la
  suscettibilità
• relativa dellorgano o tessuto
  T alla produ-
• zione del danno stocastico.

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Grandezze dosimetriche nella CT (7)

• La valutazione della dose efficace in ciascun
  esame CT
• è non facile, richiedendo la valutazione della
  dose rice-
• vuta da ciascun tipo di organo e tessuto
  irradiato, e può
• essere effettuata mediante
• misure con dosimetri TLD in fantoccio
  antropo-
• morfo, come p. e. effettuato per lesame
  torace HR
• con SSCT elicoidale F. Malgieri et al.
  Radiologia
• Medica 92, 1996
• lutilizzo di specifici programmi di calcolo
• lutilizzo di fattori di conversione della DLP
  relativi
• a ciascun tipo di esame CT riportati in
  Reports.

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Valori medi della dose efficace per alcuni esami
radiologici Rad. Prot. n. 136, MHRA Ev. Cen. UK
Dep. Health, 2003
  dose efficace mSv dose efficace mSv
  TC R-X conv.
Mandibola 0,8 lt0,02 (OP)
Testa 2 0,03
Torace 8 0,02
Addome 10 0,7
Pelvi 10 0,7
20
Rischio di morte per mSv UNSCEAR Report 1993
21
Rischio di morte prodotto da 10000 esami su
pazienti di età tra 10 e 30 anni
Rxconv. TC
Mandibola 0,016 (OP) 0,64
Testa 0,024 1,6
Torace 0,016 6,4
Addome 0,56 8,0
Pelvi 0,56 8,0
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Tessuti irradiati in CT anche quando non
costituiscono la zona di interesse nellesame

Lens of the eye
Breast tissue
23
Dosi tipiche mGy per esami CT in adulti
Shrimpton et al. 1991
Eame Occhi Tiroide Mam-melle Utero Ovaie Testi-coli
Testa 50 1.9 0.03
Spina cervic. 0.62 44 0.09
Spina torac. 0.04 0.46 28 0.02 0.02
Torace 0.14 2.3 21 0.06 0.08
Addome 0.05 0.72 8.0 8.0 0.7
Spina lomb. 0.01 0.13 2.4 2.7 0.06
Pelvi 0.03 26 23 1.7
Il simbolo indica che la dose è lt 0.005 mGy
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La CT a spirale somministra più o menodose al
paziente ?

• Dipende dalla scelta dei valori dei parametri.
• Anche se è possibile eseguire una CT a spirale
  con dose inferiore rispetto a quella statica, in
  pratica il patiente riceve dose maggiore a causa
  dei fattori di fatto utilizzati (volume di
  scansione, mAs, pitch, ampiezza dello strato).

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La CT multi-slice somministra più o menodose al
paziente ?

• La dose al paziente nella CT multi-slice può
  essere maggionr di circa il 0-30 rispetto alla
  CT a spirale a strato singolo.

26
MSCT (Multi-Strato CT)
27
Matrix detector arrayLight Speed G. E.
28
Adaptive detector arrayEmotion-6 Siemens
29
Hybrid detector arrayAquilon-16 Toshiba
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Aumento della dose/esame nella MSCTrispetto alla
SSCT elicoidale (1)
31
Efficienza geometrica

• Leffetto della radiazione non utile (non
  vista dai rivelatori) è descritto dalla grandezza
  efficienza geometrica
• rapporto tra lintegrale del profilo di
  dose nella regione comprendente i rivelatori
  utilizzati e linte grale del profilo di
  dose totale lungo lasse z
• IEC 60601-2-44 Ed. 2, 2003.
• Nella MSCT lefficienza geometrica varia da
  circa il 50 per piccoli spessori di strato a
  circa il 90 per gli spessori maggiori C. J.
  Koller et al. B. J. Radiol. 76, 2003.

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Aumento della dose/esame nella MSCTrispetto alla
SSCT elicoidale (2)
33
Dose/esame MSCT versus SSCT elicoidale
(1)Lincremento della dose/esame nella MSCT
rispetto alla CT elicoidale a strato singolo è
documentato in diversi studi e, in particolare
nella rassegna di G. Brix et al. Eur. Radiol.
13, 2003 relativa alla situazione in Germania
nellanno 2001, con lintroduzione delle
apparecchiature MSCT
        n. simult. slices
n.ro 10 LightSpeed QX/i G. E. n.ro 10 LightSpeed QX/i G. E. n.ro 10 LightSpeed QX/i G. E. n.ro 10 LightSpeed QX/i G. E. 4
n.ro 5 LightSpeed Plus G. E. n.ro 5 LightSpeed Plus G. E. n.ro 5 LightSpeed Plus G. E. n.ro 5 LightSpeed Plus G. E. 4
n.ro 1 LightSpeed Plus G. E. n.ro 1 LightSpeed Plus G. E. n.ro 1 LightSpeed Plus G. E. n.ro 1 LightSpeed Plus G. E. 8
n.ro 7 Mx8000 Quad Philips n.ro 7 Mx8000 Quad Philips n.ro 7 Mx8000 Quad Philips n.ro 7 Mx8000 Quad Philips 4
n.ro 41 Volume Zoom Siemens n.ro 41 Volume Zoom Siemens n.ro 41 Volume Zoom Siemens n.ro 41 Volume Zoom Siemens 4
n.ro 1 Asteion Multi Toshiba n.ro 1 Asteion Multi Toshiba n.ro 1 Asteion Multi Toshiba n.ro 1 Asteion Multi Toshiba 4
n.ro 9 Aquilon Toshiba n.ro 9 Aquilon Toshiba n.ro 9 Aquilon Toshiba n.ro 9 Aquilon Toshiba 4
34
Dose/esame MSCT versus SSCT elicoidale (1a) G.
Brix et al. Eur. Radiol. 13, 2003
35
Dose/esame MSCT versus SSCT elicoidale (1b)G.
Brix et al. Eur. Radiol. 13, 2003
36
Dose/esame MSCT versus SSCT elicoidale (2)
Altra rassegna S. J. Yates et al. B. J.
Radiol. 77, 2004 riporta le variazioni della
dose/esame nella MSCT rispetto alla SSCT
elicoidale rilevate nella regione orientale della
Gran Bretagna nel 2002, con la introduzione delle
apparecchiature MSCT
          n. simult. slices
n. 4 LightSpeed Plus G.E. n. 4 LightSpeed Plus G.E. n. 4 LightSpeed Plus G.E. n. 4 LightSpeed Plus G.E. n. 4 LightSpeed Plus G.E. 4
n. 2 Somatom Sensation 4 n. 2 Somatom Sensation 4 n. 2 Somatom Sensation 4 n. 2 Somatom Sensation 4 n. 2 Somatom Sensation 4 4
n. 1 Somatom Sensation 16 n. 1 Somatom Sensation 16 n. 1 Somatom Sensation 16 n. 1 Somatom Sensation 16 n. 1 Somatom Sensation 16 16
37
Dose/esame MSCT versus SSCT elicoidale (2a)S.
J. Yates B. J. Radiol. 77, 2004
38
Dose/esame MSCT versus SSCT elicoidale (2b)S.
J. Yates B. J. Radiol. 77, 2004
39
Dose/esame MSCT versus SSCT elicoidale (2d)S.
J. Yates B. J. Radiol. 77, 2004
40
Riduzione della dose al paziente (1)

• Implementazione di complessi sistemi tracking
• che, mediante il movimento del tubo R-X o del
• fuoco o del collimatore, pilotato dalle
  informa-
• zioni fornite dai rivelatori periferici
  adiacenti a
• quelli utilizzati per la formazione delle
  immagini,
• realizzano la riduzione della penombra e miglio-
• rano lefficienza geometrica. T. L. Toth et
  al.
• Med. Phyisics. 27, 2000

41
Riduzione della dose al paziente (2)
42
Riduzione della dose al paziente (3)
43
Riduzione della dose al paziente (4)

• Le innovazioni tecnologiche che contribuiscono
  alla riduzione della dose al paziente hanno come
  contestuale obiettivo il miglioramento o, almeno,
  il mantenimento della qualità intrinseca delle
  immagini.
• Numerosi studi, J. E. Wildberger et al.
  Invest. Radiol. 36, 2001 per gli esami
  toracici, E. Coppenrath et al. Forts.
  Roentgenstr. 27, 2003 e D. Sahani et al. J. of
  Comp. Ass. Tom. 173, 2001 per gli esami
  addominali, hanno rilevato come riducendo e
  modulando i parametri di scansione sulle
  caratteristiche di ciascun paziente si realizza
  una accettabile qualità diagnostica delle
  immagini con rilevante riduzione delle dosi.

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Riduzione della dose al paziente (5)

• È, pertanto, irrinunciabile limpegno degli
  operatori che
• dovrebbero ogni volta ricercare non la migliore
  qualità
• intrinseca delle immagini, ma la adeguatezza
  della
• qualità allo specifico quesito clinico, tenendo
  presente
• che
• da una parte, sono ingiustificate le dosi non
  stretta-
• mente necessarie al quesito clinico
• dallaltra, un esame inadeguato alla refertazione
  realizzerebbe una dose totalmente ingiustificata.

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Qualità dellimmagine (1) spessore di strato e
mAs

• 
  
• 
  _____________
• Il rumore è proporzionale a 1 / v spess.
  strato ,
• 
  
  
• ed
  a 1 / v mAs .
• Il contrasto è proporzionale a 1 / spess.
  strato.
• Segue che diminuendo lo spessore di strato
  aumenta il contrasto ma aumenta anche, meno
  velocemente, il rumore e, per pari livello di
  rumore, devono essere aumentati i mAs.

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Qualità dellimmagine (2)kV (rispetto al valore
standard 120 kV)

• 80 - 100 kV danno migliore contrasto, ma
  anche dose
• maggiore a parità di
  rumore
• avendosi minore penetrazione dei
  RX,
• sono indicati nella radiologia
  pediatrica.
• 135 - 140 kV danno peggiore contrasto, con dose
  poco
• minore a parità di
  rumore
• avendosi maggiore penetrazione dei RX,
• sono indicati nei pazienti obesi.

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Qualità dellimmagine (3)pitch

• Nei MSCT un aumento del pitch accorcia la
  durata dellesame, ma aumenta anche gli artefatti
  elicoidali ed il rumore e vengono consigliati dai
  costruttori, per mantenere inalterato il rumore,
  valori consistente-mente aumentati dei mA e, in
  alcuni casi, laumento dei mA avviene del tutto
  automaticamente.
• D. Sahani et al. J. Comp. Ass. Tom. 27,
  2003 hanno rilevato che, per gli esami
  addominali con il MSCT Light Speed QX/I G. E.,
  aumentando il pitch da 0,75 a 1,5 con aumento dei
  mA limitato a circa il 26 in luogo del circa 66
  consigliato dal costruttore, si ottiene una
  accettabile qualità con riduzione della dose del
  30-40.

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Dose al paziente e valori LDR (1)
49
Dose al paziente e valori LDR (2)
50
Dose al paziente e valori LDR (3)
51
Dose al paziente e valori LDR (4)

• Risulta che nel Centro E, ove sono implementate
  proce-
• dure di ottimizzazione con la stretta
  collaborazione dei
• Fisici e T.S.R.M., le dosi sono sistematicamente
  inferiori
• che negli altri Centri con la medesima MSCT.
• Scaturisce pure che per taluni esami MSCT non è
  di
• fatto possibile rientrare nei valori LDR
  prescritti e, se
• non si vuole rinunciare ai vantaggi della MSCT,
  devono
• essere definiti specifici valori delle LDR per
  alcuni esami
• MSCT, come proposto da A. Workman et al. IPEM/
• NRPB/RCR/CoR/BIR diagn. ref. levels working
  party.
• IPEM Newsletter 67 2000 ed auspicato da altri
  Autori
• S. J. Yates et al. B. J. Radiol. 77, 2004.

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Conclusioni

• La CT, in particolare la MSCT, offre
  irrinunciabili vantaggi in molte situazioni
  cliniche.
• Le più elevate dosi ai pazienti, unitamente
  alla sempre crescente diffusione degli esami TC,
  rendono necessari ulteriori sforzi da parte dei
  costruttori e, soprattutto, da parte degli
  utilizzatori finalizzati al contenimento della
  dose.
• Deve, in particolare, essere tenuto sempre
  presente che sono ingiustificate procedure che
  realizzano incrementi della dose non necessari
  ai fini diagnostici, ma unica mente
  indirizzati al conseguimento della migliore
  qualità iconografica delle immagini.