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I livelli diagnostici di I livelli diagnostici di riferimento. riferimento. Valutazione strumentale Valutazione strumentale dei LDR dei LDR Dr.ssa Carla Bianchi Dr.ssa Carla Bianchi Servizio di Fisica Sanitaria Servizio di Fisica Sanitaria - - Ospedale di Circolo Ospedale di Circolo Ospedale di Circolo Fondazione Macchi

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I livelli diagnostici di I livelli diagnostici di riferimento.riferimento.

Valutazione strumentale Valutazione strumentale dei LDRdei LDR

Dr.ssa Carla BianchiDr.ssa Carla Bianchi

Servizio di Fisica Sanitaria Servizio di Fisica Sanitaria -- Ospedale di CircoloOspedale di Circolo

Ospedale

di Circolo

Fondazione

Macchi

RADIOPROTEZIONE DEL PAZIENTE IN RADIODIAGNOSTICA

• GIUSTIFICAZIONE, OTTIMIZZAZIONE

• PREVENZIONE DEGLI EFFETTI DETERMINISTICI ( graduati)

• RIDUZIONE DELLA PROBABILITA’ DI ACCADIMENTO DEGLI

EFFETTI STOCASTICI ( somatici ed ereditari )

• RIDUZIONE DELLA DOSE EFFICACE INDIVIDUALE E

COLLETTIVA

Negli esami radiografici e negli esami di TC non vengono mai ragNegli esami radiografici e negli esami di TC non vengono mai raggiunte le giunte le dosi soglia per effetti deterministici; negli esami dosi soglia per effetti deterministici; negli esami fluoroscopicifluoroscopici e nelle e nelle procedure di tipo interventistico effetti deterministici anche gprocedure di tipo interventistico effetti deterministici anche gravi sono ravi sono descritti nella letteratura. descritti nella letteratura.

Il D. Lgs 187/2000 agli articoli 3 e 4,

definisce i due principi fondamentali a

cui devono soddisfare le esposizioni

mediche: il principio di giustificazione

e il principio di ottimizzazione

Intervalli di dose d’ingresso misurati per la proiezione laterale del rachide lombare in un’indagine promossa dalla Commissione Europea in 30 ospedali europei

Strumenti per l’ottimizzazione dell’Esposizione

D. Lgs 26 maggio 2000, n. 187

Art. 4 - Principio di ottimizzazione

3. Ai fini dell’ottimizzazione degli esami radiodiagnostici si deve tener conto del livelli diagnostici di riferimento (LDR) secondo le linee guida nell’allegato II

ALLEGATO II - LDR: Linea guidaScopo di queste linee guida è la definizione di livelli diagnostici da

usare come riferimento (LDR) nei programmi di assicurazione di qualità in radiodiagnostica e medicina nucleare.I LDR vanno intesi come strumenti di lavoro per ottimizzare le prestazioni. Sono grandezze facilmente misurabili e/o calcolabili e tipiche per ogni procedura radiodiagnostica.

Art. 4 - Principio di ottimizzazione (2)

ALLEGATO IIIl responsabile dell’impianto radiologico è tenuto, per le prestazioni per le quali sono stati definiti i LDR e per ogni apparecchiatura e procedura definita, a promuovere, con periodicità biennale la verifica dei livelli diagnostici nelle varie procedure ed annotarne il risultato su apposito registro ( Art. 6 - Procedure )

Le verifiche, devono essere effettuate, su richiesta del responsabile delle apparecchiature, dal fisico specialista seguendo le modalità indicate dai documenti della Commissione Europea EUR 16260, EUR 16261, EUR 16262 ed EUR 16263 , e successive modifiche e integrazioni.

D. Lgs 26 maggio 2000, n. 187

D.Lgs. 187/00 Definizioni

� Dose assorbita: il quoziente dell’energia impartita dalla radiazione ionizzante alla materia di un elemento di volume infinitesimamentepiccolo divisa per la massa della materia in questo elemento di volume (ICRU 1980)

� Dose di radiazione: un termine generico per una varietà di quantitàcorrelate con la dose assorbita, e inclusa la stessa, come il kerma in aria, la dose all’entrata, la dose all’uscita , ecc…

� Dose superficiale in entrata (ESD): la dose assorbita in aria, incluso il contributo della retrodiffusione, misurato in un punto della superficie in entrata di un oggetto specificato (paziente o fantoccio)

� N.B. : nella Tabella A dell’Allegato 2 si parla di dose d’ingresso (mGy), riferita alla superficie del fantoccio

Requisiti per la dose al pazienteRequisiti per la dose al paziente

� valori di riferimento dell’osservabile dosimetrica di interesse in grado di garantire il rispetto dei LDR.

� i requisiti dosimetrici sono riferiti a pz standard, a pz di 5 anni nel caso dell’età pediatrica

� le osservabili dosimetriche da adottarsi in Radiologia Generale• DAP (Dose Area Product)

• ESD (Entrance Surface Dose)

• ESAK (Entrance Surface Air Kerma)

• DAP (Dose Area Product) integrale della dose in aria sull’area del fascio in un piano perpendicolare all’asse del fascio

DAP = Dose x area della superficie del rivelatore ( Gy*cm2 )

• ESAK (ESAK (EntranceEntrance SurfaceSurface Air Air KermaKerma):): KermaKerma in aria, in aria, dose in un punto della superficie di ingresso del fascio dose in un punto della superficie di ingresso del fascio di radiazione nel paziente/fantoccio, misurato in aria di radiazione nel paziente/fantoccio, misurato in aria libera e senza retrodiffusionelibera e senza retrodiffusione

• Unità di misura : gray (Gy)• mediante la conoscenza del rendimento in aria misurato con camera di ionizzazione, la conoscenza dei fattori di esposizione e la relazione

ESAK= Kair (SDD/SSD)2

SDD = source-detector distanceSSD = skin-source distance

KermaKerma(Kinetic (Kinetic energyenergy relasedrelased in in mattermatter))

La cessione di energia alla materia da parte dei La cessione di energia alla materia da parte dei quanti avviene in due fasi:quanti avviene in due fasi:1. i quanti trasferiscono energia alla radiazione 1. i quanti trasferiscono energia alla radiazione corpuscolarecorpuscolare2. gli elettroni messi in moto dissipano questa 2. gli elettroni messi in moto dissipano questa energia in collisionienergia in collisioni

In radiologia , in protezionistica ha molto piIn radiologia , in protezionistica ha molto piùù interesse interesse ll’’energia trasferita dal fascio alle particelle cariche energia trasferita dal fascio alle particelle cariche secondarie (1)secondarie (1)

Somma delle energie cinetiche iniziali di tutte le particelle cariche prodotte da particelle indirettamente ionizzanti in un dato volume di massa m

ESAK – set-up per la misura

• ESD (Entrance Surface Dose) dose in un punto della superficie di ingresso del fascio di radiazione nel paziente

Dose incidente + dose diffusa dal corpo

Dose superficiale in entrataDose superficiale in entrata (ESD)(Entrance Surface Dose)

•• KermaKerma in aria, misurato in aria, misurato ““in aria non liberain aria non libera”” alla alla superficie di ingresso del fascio di radiazione nel superficie di ingresso del fascio di radiazione nel paziente/fantoccio (comprendente quindi il paziente/fantoccio (comprendente quindi il contributo della retrodiffusione )contributo della retrodiffusione )

•• Unità di misura : gray (Gy)

ESD = ESAK x BSFESD = ESAK x BSF

( BSF = ( BSF = BackBack--scatterscatter factorfactor))

BSF = BSF = BackBack--scatterscatter factorfactor

Fattore di Fattore di retrodiffusioneretrodiffusione

(Dose in un punto della superficie del mezzo irraggiato )

(Dose nello stesso punto in assenza di mezzo )

=

• BSF dipende dall’energia del fascio : presenta un massimo intorno ai 60 keV di energia equivalente ed aumenta con l’area del campo

• BSF è tanto meno importante quanto è maggiore il numero atomico dell’assorbitore

1.35 ( RX 1.35 ( RX –– diagnostica)diagnostica)•• BSF =BSF =

1.09 (mammografia)1.09 (mammografia)

LDRLDR nelle pratiche radiodiagnostiche medichenelle pratiche radiodiagnostiche mediche::Livelli di dose, per esami tipici per pazienti di Livelli di dose, per esami tipici per pazienti di corporatura standard o fantocci standard, per tipi di corporatura standard o fantocci standard, per tipi di attrezzatura che, normalmente, non dovrebbero attrezzatura che, normalmente, non dovrebbero essere superatiessere superati

GRANDEZZE DI RIFERIMENTOGRANDEZZE DI RIFERIMENTO

RX diagnostica: RX diagnostica: ESD (ESD (mGymGy))TC : TC : CTDICTDIww ((mGymGy))

DLP (DLP (mGymGy x cm)x cm)

TABELLA A : RadiodiagnosticaTABELLA A : Radiodiagnostica

La Tabella A dellLa Tabella A dell’’Allegato II del Allegato II del D.Lgs.D.Lgs. 187/00 riporta 187/00 riporta valori dei LDR per valori dei LDR per esami radiografici piesami radiografici piùù comuni e per esami comuni e per esami di TCdi TC ma non per gli esami ma non per gli esami fluoroscopicifluoroscopici e per le procedure e per le procedure di radiologia interventisticadi radiologia interventistica

TABELLA A : RadiodiagnosticaTABELLA A : Radiodiagnostica

Misura della dose di ingresso del fascio alla superficie Misura della dose di ingresso del fascio alla superficie del paziente, del paziente, ESD (ESD (mGymGy))

valutazione “diretta” per mezzo di misure eseguite “in vivo” con dosimetri (TLD , DIODI, FILM) applicati sulla cute

valutazione “indiretta” per mezzo di misure di Kerma in aria (KamGy/mAs) , valutazione dei rendimenti delle apparecchiature utilizzate nelle condizioni operative (kVp, mAs e distanze) e dei fattori di backscattering

attraverso l’impiego del misuratore DAP

•ESAK=DAP (1/S) S=superficie irradiata della cute del pz

Verifica del rispetto dei LDR Verifica del rispetto dei LDR

Valutazione “diretta” o “quasi” di ESD

valutazione “diretta”: i dosimetri (TLD,film,diodi..) opportunamente tarati, devono essere posizionati sulla superficie del paziente, in corrispondenza dell’asse del fascio RX per un campione statisticamente significativo di pazienti (almeno 10 con peso compreso tra 67 e 73 Kg ) per ogni tipo di esame e per ogni apparecchiatura

valutazione “quasi diretta” per mezzo di misure di Kermain aria (Ka mGy/mAs) eseguite “ in vivo” con camera trasmissiva di nuova concezione che misura contemporaneamente DAP (mGy cm2) e Ka (mGy)

misura ESD su fantoccio antropomorfo in esami “tradizionali”

RIVELATORIRIVELATORI : camere a ionizzazione : camere a ionizzazione –– diodi diodi –– TLD TLD -- filmfilm

TLD

Dosimetri termoluminescentiLiFDimensioni 3x3x1 mm – tipo “ribbon”

DIODI

Rivelatori a semiconduttoreSilicio

Determinazione della ESDDeterminazione della ESDa partire da dati/misure in aria libera

� Rendimento R del tubo radiogeno : mGy m2 mAs-1

� Camera a trasmissione(KAP/DAP mGy cm2)

� Camera a ionizzazione cilindrica/piatta (lettura M)

� Diodi – TLD - FILM

ESD – set-up per la misura

misura ESD su fantoccio antropomorfo in esami “tradizionali”

RIVELATORIRIVELATORI : camere a ionizzazione : camere a ionizzazione –– diodi diodi –– TLD TLD -- filmfilm

misure ESD in MAMMOGRAFIAmisure ESD in MAMMOGRAFIA

Valutazione “indiretta” di ESD

Misura di rendimento R (kV,mAs)

Compilazione questionarioProcedure tecniche per ogni

pratica e per ogni apparecchiaturakV, ms, mA, DFF, dimensioni campo

Tabelle con spessori paziente

Fattore correzione per la distanza d2

Fattore correttivo backscatter B

ESD

ESD=R(kV)·mAs·d2·B

y = 0,0119x2,0007

R2 = 0,9889

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 20 40 60 80 100 120

Tensione (kv)

Re

nd

ime

nto

( µµ µµ

Gy

/mA

s )

100 cm

Rendimento (output)R = K ( mAs kVn)/d2

Output = C x kVn

100 cm

Rendimento (output)R = K ( mAs kVn)/d2

Esempio modulo raccolta dati

Unità operativa : radiodiagnostica ISala radiologica : 2

Apparecchio: pensile …….Esame : torace

proiezione tecnico peso età

spessore

(cm)

DFF

(cm)

Tensione

(kV) mAs

AP pippo 85 57 35 220 75 5,12

LAT pippo 85 57 40 220 95 5,12

proiez tecnico peso età

spessore

(cm)

DFF

(cm)

Tensione

(kV) mAs

uGy/mAs

1m

Kin

(mGy)

Din

(mGy)

PA pippo 85 57 30 220 75 5,12 67 0,11 0,14

LAT pippo 85 57 40 220 95 5,12 108 0,19 0,26

Esempio di valutazione ESD

Rendimento a 75 kV : 67 µGy/mAs a 1 mRendimento a 95 kV : 108 µGy/mAs a 1 m

�Torace proiezione PA ( DFP= 220-10-30=180 cm)ESD= 67 µGy/mAs x (100/180)2 x 5.12 x 1.35 x 10-3=0.14 mGy

�Torace proiezione LL ( DFP= 220-10-40=170 cm)ESD= 108 µGy/mAs x (100/170)2 x 5.12 x 1.35 x 10-3=0.26 mGy

mGy

mGy

La Tomografia Assiale Computerizzata

La Tomografia Assiale La Tomografia Assiale ComputerizzataComputerizzata

Requisiti per la dose al pazienteRequisiti per la dose al paziente

valori di riferimento dell’osservabile dosimetrica di

interesse in grado di garantire il rispetto dei LDR.

le osservabili dosimetriche da adottarsi in

Tomografia Computerizzata

CTDI (Computed Tomography Dose Index)

CTDIW (CTDI pesato )

DLP ( Dose Length Product )

Integrale lungo una linea parallela allIntegrale lungo una linea parallela all’’asse di rotazione asse di rotazione (z) del (z) del gantrygantry del profilo di dose D(z) per del profilo di dose D(z) per un singolo un singolo stratostrato, misurato in aria libera o in fantoccio, diviso , misurato in aria libera o in fantoccio, diviso per lo spessore nominale T dello strato. In pratica per lo spessore nominale T dello strato. In pratica èèconveniente usare una camera a ionizzazione con conveniente usare una camera a ionizzazione con lunghezza del volume sensibile pari a 100 mm, al fine lunghezza del volume sensibile pari a 100 mm, al fine di ottenere una misura diretta del CTDIdi ottenere una misura diretta del CTDI100100

CTDICTDI((ComputedComputed TomographyTomography Dose Dose IndexIndex ))

(mGy)∫⋅

=

2

1

)(z

zTN

dzzDCTDI

N=1 tomografi a singolo strato

FANTOCCI PER LA MISURA DELFANTOCCI PER LA MISURA DEL CTDICTDI IN T.C.IN T.C.

CAMERA A IONIZZAZIONE tipo CAMERA A IONIZZAZIONE tipo ““pencilpencil””

(mGy)

CTDICTDIww PESATOPESATO((weightedweighted))

CTDICTDIww PESATOPESATO((weightedweighted))

È la media di almeno 4 misure alla periferia del fantoccio (posizioni ore 3,6,9,12)

FANTOCCI PER LA MISURA DELFANTOCCI PER LA MISURA DEL CTDICTDI100100

con camera tipo con camera tipo ““pencilpencil”” inserita inserita alla periferiaalla periferia

FANTOCCI PER LA MISURA DELFANTOCCI PER LA MISURA DEL CTDICTDI100100

con camera tipo con camera tipo ““pencilpencil”” inseritainseritaal centroal centro

(mGy cm)

DLPDLP ( ( mGymGy x cm )x cm )(Dose Length (Dose Length ProductProduct))

LDR Tomografia ComputerizzataLDR Tomografia Computerizzata

• Addome

• Torace

• Testa

• Pelvi

35

30

60

35

ESAMI: CTDIw(mGy) DLP (mGy cm)

800

650

1050

600

D. Lgs 26 maggio 2000, n. 187

AGGIORNAMENTO DEI LDR

MultiSliceMultiSlice CTCT--MSCTMSCT

La definizione degli indici dosimetrici non tengono conto di cosa succeda quando la scansione è spirale

CTDIw è per una singola scansione assiale, non prevede correzione per il valore di pitch

CTDIvolCTDIw corretto per il pitch

CTDIvol= CTDIw /pitch

PITCH FACTORPITCH FACTOR

Il problema della definizione di Pitch in MSCT• In single Slice:

Dove:– d = spostamento del lettino in mm / 360°– T = spessore di collimazione

• In Multislice: [IEC 1999]

Dove – d = spostamento del lettino in mm / 360°– N = numero di strati acquisiti simultaneamente– T = spessore di strato nominale

T

dP =

TN

dP

⋅=

PITCH FACTORPITCH FACTOR

Esiste un problema operativo:

La verifica degli LDR richiede la misura del CTDIw, mentre il valore di dose assorbita è più correttamente il valore di CTDI vol, i due valori possono essere diversi !!

Indici Dosimetrici

• Misura di un “indicatore” di Dose:

– CTDI

– MSAD (Multiple Scan Average Dose)

– DLP

Il più adatto a caratterizzare in termini dosimetrici un tomografo multistrato è il DLP, il CTDI può andare bene, a patto di utilizzare alcune cautele nella procedura di misura, che per una MSCT dovrebbe differire leggermente da quella per un tomografo convenzionale

Una sequenza di acquisizione, quindi un’ indagine diagnostica con un tomografo multistrato ècaratterizzata in termini dosimetrici dal DLP

DLP = CTDIvol x lunghezza scansione

DLP = CTDIw x lunghezza scansione /pitch

• La verifica degli LDR comprende la stima del valore di DLP che assume il significato di dose integrale

Considerazioni dosimetriche:

� la Dose Assorbita dal paziente a causa di un esame MSCT è maggiore (doppia) di quella che si avrebbe con CT convenzionale !

� la Dose Assorbita è più elevata a causa del fascio di maggiori dimensioni lungo l’asse z e a causa del fatto che il fascio deve avere dimensioni maggiori dello spessore nominale di scansione ( per garantire omogeneità del fascio stesso all’interno della zona di scansione)

� gli indicatori di Dose utilizzati in CT convenzionale possono essere ancora validi a patto che si ridefiniscano le procedure ed i metodi di misura

Considerazioni dosimetriche:

� utilizzando il metodo del CTDI che è l’integrale del profilo di dose lungo z, con una camera a ionizzazione di 10 cmm (CTDI100) può causare una sottostima pari a circa il 20% al centro del fantoccio corpo e al 10% al centro del fantoccio testa !!! (Dixon-Med. Phys. 30 (6), 1272-1281 (2003))

� metodi alternativi:

� camere a ionizzazione più lunghe ( 15 cm)� camere piccole e scansioni lunghe (15 cm)

STIMA DELLA DOSE EFFICACE IN TC

Esistono programmi ( software) che sulla base di:

• valore del CTDI100• caratteristiche geometriche della scansione

• fattori peso ICRP 60

Metodi Monte Carlosimulazione interazione raggi X su fantocci

coefficienti

stima “rapida” della dose efficace

Eeff = Edlp x DLP (mSv)

DLP valore della sezione corporea oggetto di esame

Edlp dose efficace normalizzata specifica perla regione esaminata (mSv x mGy-1 x cm –1)

Valori medi dei coefficientiValori medi dei coefficienti

EDLP ( mSv mGy-1 cm-1)( da European Guidelines on quality Criteria for Computed

Tomography, EUR 16262 EN , 1999 )

DOSE EFFICACE IN ESAMI TC IN ITALIADOSE EFFICACE IN ESAMI TC IN ITALIA

ADDENDUM ALLA TABELLA B

1) I LDR si riferiscono a persona adulta, con massa

corporea non inferiore ai 60 Kg, presumibilmente

esente da alterazioni rilevanti del metabolismo e/o

eliminazione dei radiofarmaci.

2) Si raccomanda qualora sia possibile senza

compromettere la qualità dell’informazione

diagnostica, di contenere le attività somministrate al

di sotto dei LDR

NELLE PROCEDURE DI MEDICINA NUCLEARE i LDR corrispondono all’ATTIVITA’ SOMMINISTRATA (A)

Esame radiofarmaco LDR (MBq)

Esame radiofarmaco LDR (MBq)

ADDENDUM ALLA TABELLA B

4) In caso di massa corporea minore di 60 Kg e in

particolare nei bambini si raccomanda di ridurre

l'attività somministrata secondo il seguente

schema (EANM):

Massa

Corporea

Kg

%

dell'attività

somministrataall'adulto

Massa

CorporeaKg

%

dell'attività

somministrataall'adulto

Massa

corporea

Kg

% dell'attivitàsomministrataall'adulto

3 10 22 50 42 78

4 14 24 53 44 80

6 19 26 56 46 82

8 23 28 58 48 85

10 27 30 62 50 88

12 32 32 65 52-54 90

14 36 34 68 56-58 95

16 40 36 71 60-70 100

18 44 38 73

20 48 40 76

5) Per i seguenti radiofarmaci è comunque necessario per non pregiudicare l'informazione diagnostica che, anche nei bambini, le quantità radioattive somministrate non vengano ridotte al di sotto dei livelli minimi qui indicati in MBq: 67Ga:10; 123I-ioduro (tiroideo): 3; 123I-hippuran: 10; 123I-MIBG: 35; 99mTc-colloidi (fegato): 15; 99mTc -colloidi (midollo osseo): 20; 99mTc -DTPA (rene): 20; 99mTc -DMSA: 15; 99mTc -difosfonati: 40; 99mTc -IDA: 20; 99mTc -HMPAO: 100; 99mTc -leucociti: 40; 99mTc -MAA: 10; 99mTc -pertecnetato (divert. di Meckel): 20; 99mTc -pertecnetato (tiroide): 10; 99mTc-emazie (blood pool): 80.

Grazie !