I livelli diagnostici di riferimento. Valutazione strumentale dei LDR

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

2 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 raggiunte giunte le dosi soglia per effetti deterministici; negli esami fluoroscopici e nelle procedure di tipo interventistico effetti deterministici anche gravi g sono descritti nella letteratura.

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4 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

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

6 Strumenti per l ottimizzazione dell Esposizione

7 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 guida Scopo 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.

8 Art. 4 - Principio di ottimizzazione (2) ALLEGATO II Il 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 ed EUR 16263, e successive modifiche e integrazioni. D. Lgs 26 maggio 2000, n. 187

9 D.Lgs. 187/00 Definizioni Dose assorbita: il quoziente dell energia impartita dalla radiazione ionizzante alla materia di un elemento di volume infinitesimamente piccolo divisa per la massa della materia in questo elemento di volume (ICRU 1980) Dose di radiazione: un termine generico per una varietà di quantità correlate 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

10 Requisiti 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)

11 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*cm 2 )

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13 ESAK (Entrance( Surface Air Kerma): Kerma in aria, dose in un punto della superficie di ingresso del fascio di radiazione nel paziente/fantoccio, misurato in aria libera 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= K air (SDD/SSD) 2 SDD = source-detector distance SSD = skin-source distance

14 Kerma (Kinetic energy relased in matter) La cessione di energia alla materia da parte dei quanti avviene in due fasi: 1. i quanti trasferiscono energia alla radiazione corpuscolare 2. gli elettroni messi in moto dissipano questa energia in collisioni In radiologia, in protezionistica ha molto più interesse l energia trasferita dal fascio alle particelle cariche secondarie (1) Somma delle energie cinetiche iniziali di tutte le particelle cariche prodotte da particelle indirettamente ionizzanti in un dato volume di massa m

15 ESAK set-up per la misura

16 ESD (Entrance Surface Dose) dose in un punto della superficie di ingresso del fascio di radiazione nel paziente Dose incidente + dose diffusa dal corpo

17 Dose superficiale in entrata (ESD) (Entrance Surface Dose) Kerma in aria, misurato in aria non libera alla superficie di ingresso del fascio di radiazione nel paziente/fantoccio (comprendente quindi il contributo della retrodiffusione ) Unità di misura : gray (Gy) ESD = ESAK x BSF ( BSF = Back-scatter factor)

18 BSF = Back-scatter factor Fattore di retrodiffusione = (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 BSF = 1.35 ( RX diagnostica) 1.09 (mammografia)

19 LDR nelle pratiche radiodiagnostiche mediche: Livelli di dose, per esami tipici per pazienti di corporatura standard o fantocci standard, per tipi di attrezzatura che, normalmente, non dovrebbero essere superati GRANDEZZE DI RIFERIMENTO RX diagnostica: ESD (mgy( mgy) TC : CTDI w (mgy) DLP (mgy( x cm)

20 La Tabella A dell Allegato II del D.Lgs. 187/00 riporta valori dei LDR per esami radiografici più comuni e per esami di TC ma non per gli esami fluoroscopici e per le procedure di radiologia interventistica TABELLA A : Radiodiagnostica

21 TABELLA A : Radiodiagnostica

22 Verifica del rispetto dei LDR Misura della dose di ingresso del fascio alla superficie del paziente, ESD (mgy( mgy) 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 (K a mgy/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

23 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 Kerma in aria (K a mgy/mas) eseguite in vivo con camera trasmissiva di nuova concezione che misura contemporaneamente DAP (mgy cm 2 ) e K a (mgy)

24 misura ESD su fantoccio antropomorfo in esami tradizionali RIVELATORI : camere a ionizzazione diodi TLD - film

25 TLD Dosimetri termoluminescenti LiF Dimensioni 3x3x1 mm tipo ribbon

26 DIODI Rivelatori a semiconduttore Silicio

27 Determinazione della ESD a partire da dati/misure in aria libera Rendimento R del tubo radiogeno : mgy m 2 mas -1 Camera a trasmissione (KAP/DAP mgy cm 2 ) Camera a ionizzazione cilindrica/piatta (lettura M) Diodi TLD - FILM

28 ESD set-up per la misura

29 misura ESD su fantoccio antropomorfo in esami tradizionali RIVELATORI : camere a ionizzazione diodi TLD - film

30 misure ESD in MAMMOGRAFIA

31 Valutazione indiretta di ESD Misura di rendimento R (kv,mas) Compilazione questionario Procedure tecniche per ogni pratica e per ogni apparecchiatura kv, ms, ma, DFF, dimensioni campo Tabelle con spessori paziente Fattore correzione per la distanza d 2 Fattore correttivo backscatter B ESD ESD=R(kV) mas d 2 B

32 Rendimento (output) R = K ( mas kv n )/d 2 Output = C x kv n Rendimento ( µgy/mas ) y = 0,0119x 2,0007 R 2 = 0, cm Tensione (kv)

33 Rendimento (output) R = K ( mas kv n )/d cm

34 Esempio modulo raccolta dati Unità operativa : radiodiagnostica I Sala radiologica : 2 Apparecchio: pensile. Esame : torace proiezione tecnico peso età spessore (cm) DFF (cm) Tensione (kv) mas AP pippo ,12 LAT pippo ,12

35 Esempio di valutazione ESD Rendimento a 75 kv : 67 µgy/mas a 1 m Rendimento a 95 kv : 108 µgy/mas a 1 m Torace proiezione PA ( DFP= =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= =170 cm) ESD= 108 µgy/mas x (100/170) 2 x 5.12 x 1.35 x 10-3 =0.26 mgy proiez tecnico peso età spessore (cm) DFF (cm) Tensione (kv) mas ugy/mas 1m Kin (mgy) Din (mgy) PA pippo , ,11 0,14 LAT pippo , ,19 0,26 mgy mgy

36 La Tomografia Assiale Computerizzata

37 Requisiti 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) CTDI W (CTDI pesato ) DLP ( Dose Length Product )

38 CTDI (Computed Tomography Dose Index ) Integrale lungo una linea parallela all asse asse di rotazione (z) del gantry del profilo di dose D(z) per un singolo strato,, misurato in aria libera o in fantoccio, diviso per lo spessore nominale T dello strato. In pratica è conveniente usare una camera a ionizzazione con lunghezza del volume sensibile pari a 100 mm, al fine di ottenere una misura diretta del CTDI 100 CTDI = z2 D( z) dz N T z1 N=1 tomografi a singolo strato (mgy)

39 FANTOCCI PER LA MISURA DEL CTDI IN T.C.

40 CAMERA A IONIZZAZIONE tipo pencil

41 CTDI w PESATO (weighted) (mgy)

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

43 CTDI 100 con camera tipo pencil inserita alla periferia FANTOCCI PER LA MISURA DEL CTDI

44 CTDI 100 con camera tipo pencil inserita al centro FANTOCCI PER LA MISURA DEL CTDI

45 DLP ( mgy x cm ) (Dose Length Product) (mgy cm)

46 LDR Tomografia Computerizzata ESAMI: CTDIw(mGy) DLP (mgy cm) Addome Torace Testa Pelvi D. Lgs 26 maggio 2000, n. 187

47 AGGIORNAMENTO DEI LDR

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50 MultiSlice CT-MSCT La definizione degli indici dosimetrici non tengono conto di cosa succeda quando la scansione è spirale CTDI w è per una singola scansione assiale, non prevede correzione per il valore di pitch CTDI vol CTDI w corretto per il pitch CTDI vol = CTDI w /pitch

51 PITCH FACTOR

52 PITCH FACTOR Il problema della definizione di Pitch in MSCT In single Slice: P = Dove: d = spostamento del lettino in mm / 360 T = spessore di collimazione In Multislice: [IEC 1999] P = Dove d = spostamento del lettino in mm / 360 N = numero di strati acquisiti simultaneamente T = spessore di strato nominale d T d N T

53 Esiste un problema operativo: La verifica degli LDR richiede la misura del CTDI w, mentre il valore di dose assorbita è più correttamente il valore di CTDI vol, i due valori possono essere diversi!!

54 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

55 Una sequenza di acquisizione, quindi un indagine diagnostica con un tomografo multistrato è caratterizzata in termini dosimetrici dal DLP DLP = CTDI vol x lunghezza scansione DLP = CTDI w x lunghezza scansione /pitch La verifica degli LDR comprende la stima del valore di DLP che assume il significato di dose integrale

56 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

57 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 (CTDI 100 ) 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), (2003)) metodi alternativi: camere a ionizzazione più lunghe ( 15 cm) camere piccole e scansioni lunghe (15 cm)

58 STIMA DELLA DOSE EFFICACE IN TC Esistono programmi ( software) che sulla base di: valore del CTDI 100 caratteristiche geometriche della scansione fattori peso ICRP 60 Metodi Monte Carlo simulazione interazione raggi X su fantocci coefficienti

59 stima rapida della dose efficace E eff = E dlp x DLP (msv) DLP valore della sezione corporea oggetto di esame E dlp dose efficace normalizzata specifica per la regione esaminata (msv x mgy -1 x cm 1 )

60 Valori medi dei coefficienti E DLP ( msv mgy -1 cm -1 ) ( da European Guidelines on quality Criteria for Computed Tomography, EUR EN, 1999 )

61 DOSE EFFICACE IN ESAMI TC IN ITALIA

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

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64 Esame radiofarmaco LDR (MBq)

65 Esame radiofarmaco LDR (MBq)

66 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):

67 Massa Corporea Kg % dell'attività somministrata all'adulto Massa Corporea Kg % dell'attività somministrata all'adulto Massa corporea Kg % dell'attività somministrata all'adulto ) 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: 67 Ga:10; 123 I-ioduro (tiroideo): 3; 123 I- hippuran: 10; 123 I-MIBG: 35; 99m Tc-colloidi (fegato): 15; 99m Tc -colloidi (midollo osseo): 20; 99m Tc -DTPA (rene): 20; 99m Tc -DMSA: 15; 99m Tc - difosfonati: 40; 99m Tc -IDA: 20; 99m Tc -HMPAO: 100; 99m Tc -leucociti: 40; 99m Tc -MAA: 10; 99m Tc -pertecnetato (divert. di Meckel): 20; 99m Tc -pertecnetato (tiroide): 10; 99m Tc-emazie (blood pool): 80.

68 Grazie!