Grandezze dosimetriche in radiologia convenzionale ed interventistica

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1 Azienda Ospedaliero Universitaria Careggi GRUPPO REGIONALE OSCANO Grandezze dosimetriche Per misurare l irradiazione di un paziente conosciamo diverse quantità generali Grandezze dosimetriche in radiologia convenzionale ed interventistica Esposizione Dose erma (vedi ICRU Report 60, 1998) dott.ssa Adriana addeucci SOD Fisica Sanitaria Lucc 10 febbraio 009 Grandezze dosimetriche ICRU REPOR 74 (005) Poi ci sono una serie di grandezze e terminologie specifiche della radiologia diagnostica ed interventistic come ad esempio: Exposure at skin entrance (ESE) Input radiation exposure Entrance surface air kerma (ESA) Entrance air kerma Air kerma (A) Entrance skin dose (ESD) Entrance surface dose (ESD) Integral skin dose (ISH) Dose area product (DAP) erma area product (P) Maximun dose at skin entrance (radiologia interventistica) Peak skin dose (radiologia interventistica) Necessità di armonizzazione dei nomi, simboli, uso delle quantità dosimetriche È il primo report dedicato dall ICRU alla dosimetria del paziente per raggi x in diagnostica per immagini Largo uso delle radiazioni per imaging diagnostico ed interventivo (cardiologia) che ha portato ad un aumento della dose alla popolazione ICRU REPOR 74 Necessità di armonizzazione Spesso di fa un po di confusione. Esempi (da ICRU): Il kerma implica l assenza di backscatter La dose assorbita implica la presenza di backscatter ESD ESA*BSF [ICRU 60 (1998): la presenza o meno del backscatter non può essere desunta dalle definizioni di kerma e dose] Il kerma è espresso solo in aria ICRU 60 (1998) chiarisce che ci si può riferire al valore di kerma per un dato materiale in un punto nello spazio libero (es air kerma free-in-air) oppure all interno di un materiale diverso ICRU REPOR 74 ipi di grandezze 1. Quantità dosimetriche di base (ICRU 60, 1998). Quantità dosimetriche specifiche 3. Quantità connesse al rischio 4. Quantità raccomandate per i LDR (Livelli Diagnostici di Riferimento) 1

2 ICRU REPOR 74 Quantità rilevanti in radiologia: punti fermi 1. Air kerma free-in-air: taratura degli strumenti 1. Quantità dosimetriche di base (ICRU REPOR 74) Dose assorbita vs kerma (in condizioni di equilibrio delle particelle cariche e trascurando le perdite per bremsstrahlung) D (1 g). Dose assorbita: è la quantità rilevante da determinare perché la maggior parte delle conoscenze degli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti sono legate a tale grandezza. Non è direttamente misurabile su paziente, ma si ricava da grandezze direttamente misurabili usando appropriati coefficienti di conversione (v. anche ICRU Report 57) 3. un dispositivo che informi lo specialista circa la quantità di radiazioni ionizzanti prodotte dall attrezzatura nel corso della procedura radiologica (art. 8, D. Lgs. 187/00) in pratica una camera a trasmissione (P meter) g è piccolo per materiali di basso Z per le energie dell imaging radiologico. Es: g6.6x10-4 per elettroni da 100 kev in aria Nella pratica dei CQ, abbiamo a free-in-air Strumenti tarati in termini di kerma in aria Misure dell output sull asse centrale del fascio ad una certa distanza dal fuoco ma D la vogliamo determinare nel tessuto (dal Johns and Cunningham) Ambiguità sui nomi, simboli e loro uso Scelta della quantità: kerma o dose? Alcune osservazioni Si riferiscono alla stessa posizione di misura Si riferiscono in air Strumenti tarati in air kerm quindi è appropriato e consistente con la pratica name them in terms of air kerma except, when measured or calculated inside a phantom or a patient. In the latter case absorbed dose is the preferred quantity. Le prime due sono freein-air ovvero senza paziente o fantoccio a air kerma free-in-air Punto di riferimento per la dosimetria del paziente Indicazione posizione di misura e del backscatter Utilizzare i seguenti termini incident (backscatter non incluso) entrance surface (backscatter incluso) Punto di riferimento Queste indicazioni sono esplicitate con i simboli: i (incident) e (entrance surface) Quindi: i incident air kerma unità di misura: Gy e entrance surface air kerma unità di misura: Gy

3 Scelta della quantità Alcune osservazioni È l integrale del kerma in aria sull area del fascio X perpendicolare all asse del fascio In aria Se il kerma in aria è costante sull are allora coincide col prodotto kerma per area Il prodotto air kerma area è definito col seguente simbolo P unità di misura Gy cm P indica che la quantità è un prodotto fattori del prodotto determinato su un piano perpendicolare all asse del fascio non tiene conto del backscatter è invariante con la distanza dal fuoco (trascurando l attenuazione e lo scattering dell aria e se il piano è lontano dal paziente o dal fantoccio) Quantità raccomandate e nuovi simboli Quindi Exposure at skin entrance (ESE) Input radiation exposure Entrance air kerma Air kerma (A) Entrance skin dose (ESD) Entrance surface dose (ESD) Integral skin dose (ISH) Dose area product (DAP) Maximun dose at skin entrance (radiologia inteventistica) Incident air kerma i Determinato: sull asse del fascio nel punto di intersezione col piano di entrata al pz non tiene conto del backscatter ) i a unità di misura :Gy ( d d dfsd Entrance-surface air kerma e Determinato: sull asse del fascio nel punto di intersezione col piano di entrata al pz tiene conto del backscatter e i B unità di misura :Gy d & a, i dt i unità di misura : Gy/s È una relazione approssimata: attenuazione aria scatter in aria struttura sorgente d & a, e dt e unità di misura : Gy/s B dipende da: spettro fascio X dimensioni campo X spessore e composizione del paziente (o fantoccio) 3

4 Fattori di backscatter (B) Air kerma-area product P Determinato: su un piano perpendicolare all asse del fascio non tiene conto del backscatter P& dp dt unità di misura :Gy cm /s P ( A) da A A unità di misura :Gy cm a a dp P& dt unità di misura : Gy cm /s è invariante con la distanza dal fuoco 3. Quantità connesse al rischio (ICRU REPOR 74) Dose assorbita in relazione agli effetti stocastici 3. Quantità connesse al rischio (ICRU REPOR 74) Dose assorbita in relazione agli effetti deterministici A bassi livelli di dose, la dose media assorbita negli organi e tessuti è l indicatore della probabilità di effetti stocastici (ICRP 59). La dose in un organo o tessuto si indica con D (ICRU 51): D 1 m m D dm t La dose media assorbita è anche detta organ dose Per livelli di dose elevati, la dose assorbita dagli organi maggiormente irradiati è l indicatore per gli effetti deterministici. In radiologia interventistica si possono avere effetti deterministici alla pelle (eritem epilazione, ecc) La grandezza da considerare è la dose media assorbita da tale tessuto: D,local D skin,local Il subscritto può essere sostituito col nome dell organo, es. D stomach local indica area della pelle sotto fascio questa quantità è anche detta peak skin dose 3. Quantità connesse al rischio (ICRU REPOR 74) Dose assorbita: come determinarla? 3. Quantità connesse al rischio (ICRU REPOR 74) Dose assorbita: come determinarla? Normalization quantity: Sono quelle grandezze facilmente misurabili o calcolabili nella situazione clinic quindi: i e P Come ottenere D : D c normalization quantity c coefficienti di conversione c, a, i c, a, e c, PA D D P i e D Dove si prendono i coefficienti di conversione? Calcolo Monte Carlo ICRP 34 handbook del Center for Devices an and Radiological Health (CDRH) report del German Center for Health and the Environment (GSF) report (sw) del Health Protection Agency (HPA - NRPB) PCXM, sw sviluppato da SU, scaricabile 4

5 3. Quantità connesse al rischio (ICRU REPOR 74) 4. Quantità raccomandate per i LDR (ICRU REPOR 74) LDR Quali quantità dosimetriche per la verifica dei LDR? Per radiografia tradizionale i incident air kerma e entrance surface air kerma (ex ESD) (queste grandezze però non tengono conto della dimensione del fascio) Per radiologia interventistica i (per gli effetti deterministici) utile come indicatore prima e durante la procedura interventistica della dose massima assorbita dalla pelle (ICRP 85) P (per gli effetti stocastici) Come determinare queste grandezze nella pratica clinica per la dosimetria del paziente? Report IAEA n 457, 007 grandezze dosimetriche strumenti taratura degli strumenti code of pratice per le misure cliniche Radiografia tradizionale stima di i da misure di rendimento e parametri di esposizione misura di e con LD stima di e da incident air kerma stima di e da misure di P : calcolo di i e e da misure di rendimento Radiografia tradizionale : calcolo di e da misure di P Radiografia tradizionale Y rendimento del tubo 1m) e P /S B i Y P It (1/d FSD ) P It mas impostati P meter S area del campo X sul piano ingresso al paziente tavolo d FSD ricevitore immagine e i B Parametri di esposizione da registrare kv mas d FSD tavolo d FSD ricevitore immagine Parametri di esposizione da registrare lettura P campo X sul rivelatore (formato?) d FSD 5

6 Radiologia interventistica Geometria di irradiazione, tempo, livelli di dose, scopia e grafi zoom, variano dipendono dalla procedura e dal paziente. Radiologia interventistica kerma-area product P (indicatore per gli effetti stocastici) misura con P meter peak skin dose D skin,local (per gli effetti deterministici) nessun metodo indiretto e raccomandato dall IAEA poiché non consentono di localizzare la zona irradiata e non è possibile standardizzarli calcolo on-line dai parametri di esposizione e geometrici (es. Caregraph Siemens) rivelatori in loco (es. MOSFE) i 0.1 Gy Area 400 cm P 40 Gy*cm i Gy Area 0 cm P 40 Gy*cm Radiologia interventistica Procedure cardio-angiografiche peak skin dose D skin,local (per gli effetti deterministici) Stima dal: valore i cumulativo al IRP relazioni D skin,local vs P D skin,local vs P Per procedure cardiache sono stati proposti i seguenti coefficienti di conversione (Vano, 001) 15 cm IRP Punto Interventistico di Riferimento (CEI EN :00-07) è rappresentativo della posizione della pelle c skin, P 3.3 ±.1 mgy/(gy cm ) for CA 6.7 ± 5.7 mgy/(gy cm ) for PCA CA Coronary Angiography PCA Percutaneous ransluminal Coronary Angioplasty Indicazioni dosimetriche sugli apparecchi conformi alla norma CEI EN :00-07 Standard DICOM La norma tecnica CEI EN prevede che l apparecchiatura indichi le seguenti quantità dosimetriche durante le procedure: rateo di kerma in aria all IRP kerma in aria all IRP cumulativo dall inizio dell esame (che deve tener conto sia della scopia che della grafia) prodotto kerma-area cumulativo dall inizio dell esame DICOM able C.8-33 X-RAY ACQUISIION DOSE MODULE ARIBUES 40 6