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Ottimizzazione della dose in Rx tradizionale e TC

Fabio Paolicchi, Alessia Parolini

Principio di ottimizzazione (art.4 D.Lgs. 187/2000)

Tutte le dosi dovute ad esposizioni radiologiche a scopo diagnostico

devono essere mantenute al livello più basso ragionevolmente ottenibile

compatibilmente con una adeguata qualità dell’informazione.

Principio ALARA As Low As Reasonably Achievable

Perché ottimizzare

• Incremento dell’esposizione dovuta a procedure mediche negli ultimi 30 anni: 600%

• Ad oggi, l’esposizione medica rappresenta circa il 50% dell’esposizione totale

• La metodica che incide maggiormente è la TC, la quale arriva ad erogare oltre il 65% della dose prodotta da attività mediche

Modello LNT

In un processo di ottimizzazione è necessario considerare 2 aspetti:

la dose al paziente la qualità dell’immagine

Fattori che influenzano la dose e la qualità dell’immagine in TC

Fattori principali Corrente del tubo (mA) Tensione del tubo (kV) Tempo di scansione Pitch Modalità di acquisizione

Fattori secondari FOV di acquisizione (SFOV) FOV di ricostruzione (DFOV) Collimazione del fascio Intervallo di ricostruzione Algoritmo di ricostruzione

Altri fattori Dimensione del paziente Movimento del paziente Geometria ed efficienza dei detettori Formazione del personale

Come ottimizzare

Sistemi per il Controllo Automatico dell’Esposizione

5,49 mSv 26,1 mSv

Esposimetri Il corretto utilizzo dei dispositivi di regolazione della corrente consente un’elevata riduzione della dose al paziente.

Tack D et al, in Radiation dose from multidetector CT (2nd edition). Springer Verlag, Berlin, 2012

Habibzadeh MA et al., (2011)

Corretto posizionamento del paziente

un posizionamento non corretto può incrementare notevolmente la dose erogata

Ottimizzazione dei protocolli

• Lunghezza della scansione

• Numero delle scansioni

• kVp (tensione del tubo)

Una riduzione della tensione da 120 a 90 kV comporta un abbattimento di circa il 35% della dose senza compromettere eccessivamente la rilevabilità a basso contrasto Fumana et Al, Radiology 2005

Inizialmente utilizzati nei primi esperimenti di Hounsfiled e subito abbandonati per la loro elevata richiesta computazionale. Con lo sviluppo delle tecnologie informatiche tali algoritmi sono gestibili dagli attuali computer. A parità di dose, consentono una notevole riduzione del rumore presente nelle immagini in confronto con l’algoritmo della retroproiezione filtrata. Rappresentano il dispositivo software maggiormente in grado di ridurre la dose al paziente.

Algoritmi di ricostruzione iterativi

Algoritmi di ricostruzione iterativi

da A.C. Silva et al. Innovations in CT Dose Reduction Strategy: Application of the ASIR Algorithm, AJR Jan 2010

Ottimizzazione in Radiologia Tradizionale

La Dose dipende dalla tecnica d´esposizione (kV, mAs, distanza, filtro, griglia, collimazione, taratura AEC)

La Qualitá dell´immagine dipende dal software di elaborazione dell´immagine, dalla tecnica d‘esposizione (collimazione, griglia, kV, mAs) e dal corretto posizionamanto/centratura del paziente

Sistema digitale • Grandi vantaggi:

– Possibilità di post-processing – Possibilità di una riduzione dei costi di gestione (stampa, ripetizione

esame ecc.) – Possibilità di spedire e archiviare – Possibilità di ridurre notevolmente la dose paziente (soprattutto per

sistemi con rivelatori diretti) • Attenzione però, c’è un potenziale rischio di aumentare la dose paziente

dovuto alla tendenza a: – Produrre più immagini del necessario

– Produrre immagini con una qualità maggiore di quella necessaria per rispondere al quesito clinico

I sistemi CR & DR hanno una curva lineare su un più ampio range di esposizioni

Sistema digitale

Ottimale significa: adeguato ai fini diagnostici

Immagini sovra- o sotto-esposte non erano refertabili

Basse dosi – rumore alto

Alte dosi – immagini „belle“, ma non contengono più informazioni

Con i sistemi schermo-pellicola la scelta dei parametri espositivi era limitato

Come ottimizzare

ABC per l‘ottimizzazione

Adeguare la tecnica d´esposizione (kV diversi, mAs diversi; tabelle)

Buona centratura

Collimazione corretta

Detettori più sensibili (DR invece di CR)

Elevare Sensitivity Class (es.: sistemi AGFA)

Filtri

Griglia

Indumenti di protezione (grembiuli e camici di Pb)

Adeguare la tecnica d’esposizione: kV&mAs

ipotizzare un aumento dei kV e riduzione dei mAs

considerare la possibilità di recuperare il contrasto perso con il post-processing

utilizzare tabelle espositive adeguate

- all‘apparecchiatura Rx e al sistema di rivelazione d‘immagine

- all‘anatomia del paziente e alla specifica proiezione

- al quesito clinico e al livello di qualità dell‘immagine desiderato

possono risultare uno strumento efficace a prevenire il fenomeno dell‘“exposure creep“ e garantire una qualità dell‘immagine costante, coerente e comparabile nel tempo

Adeguare la tecnica d’esposizione: kV&mAs

60 kV 100 kV 80 kV

• post-processing cambiato

Image: B.Burns

-72% dose

paziente

-55% dose

paziente

Buona Centratura

•Una buona centratura fa risparmiare dose e tempo

•Una buona centratura permette di visualizzare tutte le strutture anatomiche di interesse clinico

Dose paziente Qualità dell’immagine

Collimazione corretta

•Effetti sulla quantità di radiazione diffusa e quindi sul

contrasto

•Effetti sull’indicatore di esposizione

13x18 cm

17x21 cm

Dose agli organi dell’addome.

Dose efficace raddoppiata.

Dose paziente Qualità dell’immagine

DR invece di CR – Detettori più efficienti

Confronto dose CR - DR: Valori medi percentuali rispetto LDR

0 %

20 %

40 %

60 %

80 %

100 %

120 %

140 %

160 %

Cra

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PA

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e AP

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DR

[%

]

DR

CR

LDR

Dose paziente

Metà dose con sistemi DR dovuto a

Efficienza più alta

Spesso kV più alti

Elevare SensitivityClass (es: AGFA)

Che cos’è la SensitivityClass?

È un parametro che gestisce

l’amplificazione del segnale in uscita

dal fotomoltiplicatore (PMT) in fase

di lettura del plate ed è impostabile

sullo schermo del pc di

identificazione

l’amplificazione raddoppia passando

da 25 a 50, da 50 a 100, da 100 a

200 ecc. e di conseguenza aumenta

il valore del segnale e il valore di

lgM (di 0,3)

luce Segnale

elettrico

Elevare SensitivityClass (AGFA)

•bisogna DIMEZZARE i mAs per tenere costante il lgM

•e si avrà un risparmio di dose paziente del 50%!

•Per certi tipi d’esame si potrebbe usare anche SC 800 o 1200 (esami di posizionamento cateteri; ricerca corpi estranei metallici) risparmiando dose al paziente

•comporta un leggero aumento di rumore sull’immagine

•La letteratura non riporta peggioramenti significativi della qualità dell’immagine

Dose paziente Qualità dell’immagine

Passando da una SensitivityClass 200 a 400…

SC 200 SC 800

-200% di dose

Filtri

•assorbe la parte dello spettro a radiazione meno energetica (“raggi molli”)

•Cioè la parte dello spettro che non arriva neanche al rivelatore dell’immagine, ma fa solo aumentare la dose al paziente!

•aiuta a ridurre fino al 30-40% la dose al paziente

•potrebbe / dovrebbe essere utilizzato per tutte le radiografie ai bambini

Dose paziente Qualità dell’immagine

Un filtro di Al (o Cu)…

Al Cu

Senza filtro

Con filtro

-30% di dose

al paziente

Immagini di fantoccio

Griglia

•assorbe ca. il 60% della radiazione primaria e quindi bisogna almeno RADDOPPIARE i mAs per tenere costante la dose al rivelatore

•assorbe ca. il 92% della radiazione diffusa e come risultato si avrà un netto MIGLIORAMENTO del contrasto sull’immagine

Dose paziente Qualità dell’immagine

Una griglia con R 12 , 60 lp/cm, focalizzata a 120cm…

con griglia senza griglia

Quando usare la griglia?

Spessore oggetto > 10-12cm

kV > 70

Non usare la griglia per Rx torace neonati.

Valutare l‘utilizzo per esami Rx di bambini normopeso (un torace di un bimbo di 5 anni crea poca radiazione diffusa).

Togliere la griglia negli apparecchi DR quando si eseguono Rx delle estremità.

Indumenti di protezione

•usando sistemi di rivelazione digitali: posizionato nel fascio primario può influire negativamente sulla qualità dell’immagine:

•tanti pixel bianchi cambiano l´aspetto dell´istogramma e la visualizzazione risulta

meno contrastata

•assorbe ca. il 90% della radiazione primaria

•assorbe ca. il 93% della radiazione diffusa

•va posizionato sopra un organo radiosensibile (gonadi, tiroide, occhio, seno…)

•Non deve coprire strutture anatomiche di interesse clinico per la proiezione eseguita

•Serve anche al benessere psicologico del paziente

Il grembiule / camice di 0.35mm Pb-equivalente…

Dose paziente Qualità dell’immagine

Conclusioni

Il processo di ottimizzazione è di fondamentale importanza in quanto consente di ottenere il maggior beneficio per il paziente, riducendo al minimo i rischi associati alle procedure radiologiche.

Il primo passo per muoversi in questo senso è la consapevolezza della dose associata a tali procedure.