Azienda Sanitaria Firenze

TC delle arterie coronarie: dosimetriaDr. G. ZatelliFisica Sanitariagiovanna.zatelli@asf.toscana.it

5 mSv

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Di che cosa parliamo?

Dosimetria? radiazioni

ionizzanti? rischio da radiazioni ionizzanti?

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Il rischio connesso con l’uso delle radiazioni ionizzanti è di interesse nella CT cardiaca

* JACC, October 2006

“Risks, such as radiation exposure and contrast adverse effects, should be considered.”

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La dose di radiazione può diventare un limite all’utilizzo della CT

“Radiation exposure remains a limitation of the widespread use of multislice computed tomography”

* Am J Cardiol 2007 ; 99 : 325-28

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Pertanto occorre applicare il principio di giustificazione

Occorre stabilire un corretto equilibrio tra:Occorre stabilire un corretto equilibrio tra:

rischiorischio e e beneficiobeneficio

Bilancia da Willem Jacob 's Gravesande Bilancia da Willem Jacob 's Gravesande

Firenze Istituto e Museo di Storia della ScienzaFirenze Istituto e Museo di Storia della Scienza

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rischio e beneficio

Il Il rischiorischio è la probabilità che si è la probabilità che si verifichino eventi che verifichino eventi che producano producano dannidanni a a personepersone o o cose, per effetto di una cose, per effetto di una fontefonte . . Esso è definito dal Esso è definito dal prodottoprodotto della della frequenzafrequenza di accadimento di accadimento e della e della gravitàgravità delle delle conseguenze.conseguenze.

(definizione di WIKIPEDIA)(definizione di WIKIPEDIA)

beneficiobeneficio: utilità, vantaggioutilità, vantaggio

(definizione vocabolario zingarelli)(definizione vocabolario zingarelli)

Quale rischio?

Quale beneficio?

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rischio e beneficio

rischiorischio

beneficiobeneficio

Legato agli aspetti dosimetrici

Legato agli aspetti dosimetrici

Appropriatezza dell’indagine

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Come introdurre il rischio legato all’uso delle radiazioni ionizzanti?

La natura probabilistica degli effetti nocivi La natura probabilistica degli effetti nocivi delle radiazioni rende di fatto impossibile delle radiazioni rende di fatto impossibile stabilire una chiara distinzione tra ciò che è stabilire una chiara distinzione tra ciò che è ““sicurosicuro” e ciò che è “” e ciò che è “dannosodannoso” .” .

L’approccio correntemente intrapreso è quello L’approccio correntemente intrapreso è quello di restringere l’esposizioni a radiazioni di restringere l’esposizioni a radiazioni ionizzanti in modo che il rischio residuo ionizzanti in modo che il rischio residuo associato costituisca un associato costituisca un minimo minimo componente dello spettro di rischi a cui componente dello spettro di rischi a cui la popolazione è soggetta durante la popolazione è soggetta durante l’intera vital’intera vita

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Fonte: sito Internet dell’Università del Michigan

Il rischio da radiazioni in prospettiva

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Fonte: sito Internet dell’Università del Michigan

Il rischio da radiazioni in prospettiva

CausaCausa Stima di rischio di insorgenza di Stima di rischio di insorgenza di

tumore letali o di morte ogni 1000 tumore letali o di morte ogni 1000

individui espostiindividui esposti

““Dose efficace” da radiazioni ionizzanti pari Dose efficace” da radiazioni ionizzanti pari

a 10 mSv (TC delle coronarie)a 10 mSv (TC delle coronarie)2.52.5

Esposizione al radon nella case di civile Esposizione al radon nella case di civile

abitazione (dati US) valori medi di abitazione (dati US) valori medi di

concentrazioneconcentrazione

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Esposizione al radon nella case di civile Esposizione al radon nella case di civile

abitazione (dati US) valori alti di abitazione (dati US) valori alti di

concentrazioneconcentrazione

1010

Incidenti stradaliIncidenti stradali 11.911.9

Esposizione al fumo passivo (bassa Esposizione al fumo passivo (bassa

esposizione)esposizione)44

Essere sposato/a con un fumatore/riceEssere sposato/a con un fumatore/rice 1010

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Come stabilire gli effetti delle radiazioni ionizzanti?

EPIDEMIOLOGIA

RADIOBIOLOGIA

STA

TIS

TIC

A

GEN

ETIC

A

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Coefficienti di rischio per cancro fatale a parità di esposizione

Età esp. 0-20 21-40 41-60 61-80 >80

Probab. 11.5 5.5 2.5 1.2 0.2

ICRP 60

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Esempi di stime di rischio

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Dose assorbita e rischio

Dose all’organo mGy*frazione irradiata

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Unità di misura

Dose efficace (E):Dose efficace (E): somma delle dosi equivalenti nei somma delle dosi equivalenti nei diversi organi o tessuti, ponderate nel modo indicato diversi organi o tessuti, ponderate nel modo indicato nei provvedimenti di applicazione, l’unità di dose nei provvedimenti di applicazione, l’unità di dose efficace è il sievert (Sv)efficace è il sievert (Sv)

Viene definita secondo la seguente formula:Viene definita secondo la seguente formula:

Dove wDove wT T è il fattore di peso per il tessuto T e è il fattore di peso per il tessuto T e dipende dipende dalla radiosensibilità del tessutodalla radiosensibilità del tessuto, H, HTT è la dose è la dose equivalente assorbita dal tessuto Tequivalente assorbita dal tessuto T

E=E=TT w wTT H HTT

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Fattori di ponderazione wT per i diversi organi o tessuti

Tessuto o organoTessuto o organo wwT T (1977(1977)) wwTT(oggi)(oggi) wwTT (proposti)(proposti)

GonadiGonadi 0,250,25 0,200,20 0.080.08

Midollo osseo (rosso)Midollo osseo (rosso) 0,120,12 0,120,12 0,120,12

ColonColon 0,120,12 0,120,12

PolmonePolmone 0,120,12 0,120,12 0,120,12

StomacoStomaco 0,120,12 0,120,12

MammelleMammelle 0,150,15 0,050,05 0,120,12

VescicaVescica 0,050,05 0,040,04

FegatoFegato 0,050,05 0,040,04

EsofagoEsofago 0,050,05 0,040,04

TiroideTiroide 0,030,03 0,050,05 0,040,04

PellePelle 0,010,01 0,010,01

Superficie osseaSuperficie ossea 0,030,03 0,010,01 0,010,01

Cervello, Ghiandole Salivari, Cervello, Ghiandole Salivari, 0,010,01

Rimanenti organi o tessutiRimanenti organi o tessuti 0,300,30 0,050,05 0,120,12

Totale = Totale = 11

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Approximate mean doses relevant to societal low-dose radiation exposures and to low-dose

radiation risk estimation

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Dosimetria in CT

Dose assorbita: Dose assorbita: - dose localizzata (mGy) - dose localizzata (mGy)

Dose all’organo: Dose all’organo: - dose localizzata - dose localizzata mediata sull’organo (mGy)mediata sull’organo (mGy)

Dose efficace: Dose efficace: - somma di tutte le dosi - somma di tutte le dosi mediate sugli organi mediate sugli organi modificate per i fattori di modificate per i fattori di sensibilità alla radiazione sensibilità alla radiazione dei tessuti, è una misura dei tessuti, è una misura del ‘rischio’ (Sievert)del ‘rischio’ (Sievert)

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Quale descrittore di dose per la per la TC ?

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Computed Tomography Dose Index (CTDI)

PMMA phantoms (32 cm, 16)PMMA phantoms (32 cm, 16)

CTDI: Absorbed Dose (mGy)CTDI: Absorbed Dose (mGy)

CTDI are measured on a 100 mm thick CTDI are measured on a 100 mm thick

phantom section phantom section

McNitt-Gray MF, RadioGraphics 2002; 22:1541–1553,

23

DLP

L

DLP = CTDI x L

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Misura della dose efficace con il DLP

E = f x DLP

25 Copyright restrictions may apply.

Hausleiter, J. et al. JAMA 2009;301:500-507.

Overall and World Regional Radiation Dose of Cardiac Computed Tomography Angiographies

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Descrittori di dose in CT

CTDICTDI100,w 100,w (mGy)(mGy)

CTDIvol (mGy)CTDIvol (mGy)

DLP (mGy cm)DLP (mGy cm)

- dose assorbita

- misurata su una singola slice, che rappresenta la dose localizzata in esami con più slice

- dose all’organo

- CTDI100 mediato sul piano di scansione e

sull’asse z

- dose efficace proporzionale a DLP

- dose media per la lunghezza irradiata

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Effetto sui parametri di scansione

La dose al paziente cambia con…La dose al paziente cambia con…• la lunghezza di scansione?

• Lo spessore della slice?

• mA e kV?

Quale dose cambia?Quale dose cambia?• Dose agli organi, CTDIW

• Dose efficace, DLP

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Constant dose

X, Y – changing mA w/in a slice

Z – changing mA along patient

X, Y, Z – 3D mA modulation

XX

ZZYY

DEC

REA

SIN

G D

OS

E

Sistemi automatici per ottimizzare i mAs

Prospective 3D dose Prospective 3D dose

modulationmodulation

From single low dose scoutFrom single low dose scout

Automatically changes mAAutomatically changes mA

• Along patientAlong patient

• Within a sliceWithin a slice

Up to 40% Dose Reduction with Three Dimensional ModulationUp to 40% Dose Reduction with Three Dimensional Modulation

AP ScoutAP Scout

LAT ScoutLAT Scout

peak mApeak mA

Example:Example:• LAT attenuationLAT attenuation much greater than APmuch greater than AP• 50% mA Reduction Possible50% mA Reduction Possible

300 mA300 mA

150 mA150 mA Actual mAActual mA

RLARLA PAPA LLALLA APAPTube Position Tube Position During ScanDuring Scan

Average mAAverage mA

Central dose reduced up to 20% Peak surface dose reduced up to 40%

30

250 mA? 300 mA? 150 mA? 200 mA ?Same IQ levelSame IQ level

Patients have different size…Patients have different size…

Sistemi automatici per ottimizzare i mAs

31

Sistemi automatici per ottimizzare i mAs

100 mA170 mA 210 mA220 mA

Saved mAs & doseSaved mAs & dose

Same IQ levelSame IQ level

32 Copyright restrictions may apply.

Hausleiter, J. et al. JAMA 2009;301:500-507.

Site-Specific and System-Specific Radiation Dose of Cardiac Computed Tomography Angiographies for the 50 Participating Study Sites

33Copyright ©2006 American Heart Association

Hausleiter, J. et al. Circulation 2006;113:1305-1310

Impact of different scanning protocols for cardiac CT angiographies on effective dose estimates (A), signal-to-noise ratio (B), image noise (C), and relative frequency of

coronary segments with good (solid bars) and limited (hatched bars) diagnostic image quality for detection of stenosis with 16- and 64-slice CT systems (D)

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Valori dosimetrici di riferimento in diverse metodiche diagnostiche

35

Grazie per l’attenzione

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