DOSE, QUALITA DI IMMAGINE E LDR IN RADIOLOGIA DIGITALE STATICA E DINAMICA. R. Padovani Fisica Sanitaria, Ospedale S. Maria della Misericordia, Udine

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1 DOSE, QUALITA DI IMMAGINE E LDR IN RADIOLOGIA DIGITALE STATICA E DINAMICA R. Padovani Fisica Sanitaria, Ospedale S. Maria della Misericordia, Udine L introduzione dei sistemi d immagine digitali in radiografia e fluoroscopia pone nuovi problemi nel processo di ottimizzazione delle procedure diagnostiche e interventistiche. L ampio range dinamico dei rivelatori e le potenzialità del post-processing richiedono che l utilizzatore individui metodologie e tecniche d esame atte ad ottenere la qualità d immagine sufficiente a soddisfare il quesito diagnostico e la relativa dose necessaria al rivelatore. Generalmente, l industria non ha approfondito questi aspetti, gli utilizzatori non ne sono sensibilizzati e non vengono fornite quelle conoscenze tecnologiche e di fisica delle immagini necessarie ad affrontare convenientemente il processo di ottimizzazione. Recentemente, l ICRP nella pubblicazione 93 affronta il problema della gestione della dose nell introduzione dei sistemi d immagini digitali affermando che, pur avendo essi il potenziale di una riduzione della dose, nella pratica si osserva che più frequentemente la transizione da un sistema analogico ad uno digitale comporta un incremento della dose al paziente. Ciò è stato recentemente dimostrato in Italia dall Indagine nazionale AIFM-SIRM per l aggiornamento dei LDR. Su campioni di circa 100 sale radiografiche, il valore medio della dose d ingresso delle procedure effettuate con sistemi CR è superiore a quello delle procedure convenzionali per tutte le 8 proiezioni considerate (figura 1) (1). Vi sono importanti differenze nell esposizione del paziente anche tra diversi sistemi CR e marcatamente con i sistemi DR (tabella 1). La maggior parte dei sistemi radiografici oggi impiegati utilizza la tecnologia dei fosfori fotostimolabili (Computed Radiography-CR) che rappresenta un pratico ed economico approccio alla radiografia digitale, anche al fine di una refertazione a monitor, archiviazione e distribuzione delle immagini mediante sistemi PACS. Rachide lombare LAT Rachide lombare AP/PA Pelvi Addome diretto Torace PA Torace LAT Cranio LAT Cranio AP/PA Radiografia digitale Radiografia analogica ESD medio (mgy) Figura 1. Dose d ingresso media per la radiografia digitale ed analogica valutata su campioni di circa 100 sale radiografiche nel corso dell indagine AIFM-SIRM per l aggiornamento dei LDR.

2 Tabella 1. Confronto delle dosi d ingresso per alcune proiezioni radiografiche tra sistemi CR e sistemi DR Proiezione Dose d ingresso (mgy) radiografica CR 1 (Agfa) CR 2 (Fuji) CR 3 (Kodak) DR Addome AP 3.8 (2.0) 4.0 (2.0) 5.6 (2.6) 2.1 (1.3) Cranio AP 2.2 (0.9) 2.2 (1.0) 3.1 (2.1) 1.4 (0.7) Torace PA 0.39 (0.27) 0.32 (0.10) 0.35 (0.22) 0.25 (0.15) Questi rivelatori hanno una risposta lineare su un ampio intervallo di dose e sono stati tecnologicamente perfezionati, probabilmente sino al limite per questa tecnologia; i CR hanno un basso DQE (Detective Quantum Efficiency) se confrontato con le tecnologie a pannello digitale (Digital Radiography DR) che è confrontabile con quello dei sistemi schermo-pellicola (SP) e conseguentemente le valutazioni dosimetriche effettuate hanno fornito risultati contrastanti: ad es. Matsumoto (Giappone) riporta una riduzione della dose d ingresso al paziente, rispetto al sistema SP, in tutti gli esami radiografici con esclusione dell esame del torace. Altri studi dimostrano che la qualità d immagine non è generalmente migliorata dai CR, mentre con i DR si ottiene, grazie alle superiori caratteristiche di risoluzione e rumore, una migliore qualità d immagine che può essere spesa nella riduzione della dose. L ICRP pone l attenzione sulla relazione tra qualità d immagine e dose: richiede uno sforzo intellettuale al clinico nel definire le caratteristiche di qualità d immagine necessarie per le diverse task diagnostiche, fornisce raccomandazioni pratiche per una gestione della dose e sottolinea la necessità di una formazione specifica per i radiologi e i tecnici. In quest ottica, Busch ( propone un aggiornamento della Linea guida europea per la Diagnostica per Immagini, recepita recentemente dal Ministero della salute, che prevede l indicazione per ogni procedura diagnostica effettuata con radiazioni ionizzanti del livello di qualità necessario. Per semplicità le qualità d immagini richieste sono suddivise in 3 gruppi principali: bassa, media ed alta (figura 2). Proposta di gestione della qualità/dose: Tre livelli Classi di qualità d immagine Alta Media Bassa Paziente con trauma - Indicazione: Scheletro - Alta Media Bassa Frattura Controllo postop. Misure geometriche Lussazione (adattamneto di protesi) Corpi estranei Controllo di impianti Controllo dopo impianti Espianti Figura 2. Proposta di semplice definizione di qualità d immagine in funzione della necessità diagnostica. Questo approccio potrebbe condurre in modo semplice ad un miglior impiego della tecnologia digitale, pensando con ciò anche alla diagnostica TC. Una definizione del livello di qualità permetterebbe quindi, per ogni tipo di tecnologia d immagine digitale (CR o DR), di definire un livello minimo e massimo di dose e quindi la definizione dei relativi livelli diagnostici di riferimento.

3 I livelli diagnostici di riferimento si stanno dimostrando un utile strumento per il processo di ottimizzazione dell esposizione. In realtà, la modalità della loro individuazione e il loro impiego si prefiggono lo scopo di individuare installazioni e pratiche radiologiche ai limiti alti di dose: non sono quindi uno strumento per l ottimizzazione, ovvero per il raggiungimento della dose più bassa compatibile con l ottenimento dell informazione diagnostica. Se definiamo il loro utilizzo come il primo passo per l ottimizzazione, dobbiamo essere sicuri che essi descrivano la reale pratica radiologica nel paese. A questo proposito la citata Indagine nazionale AIFM-SIRM per l aggiornamento dei LDR ha consentito di proporre un elenco di nuovi LDR per le proiezioni radiografiche e la TC dell adulto. In figura 3 si confrontano i nuovi livelli con quelli della normativa italiana e si vede come loro siano in media inferiori del 27%, con una riduzione massima di circa il 40% per le proiezioni dell Addome AP, della Pelvi e del Rachide lombare laterale. Rachide lombare LAT Rachide lombare AP/PA Pelvi A P Addome diretto Torace LAT Torace PA Cranio LAT Cranio AP/PA LDR (D.Lgs. 187/00) Nuovi LDR (questa indagine) ESD (mgy) Figura 3. I nuovi LDR proposti da AIFM-SIRM confrontati con quelli della normativa italiana. Poiché l ICRP e le linee guida europee raccomandano anche l adozione di LDR locali, questi nuovi livelli possono già essere adottati in sostituzione di quelli nazionali in quanto sono comunque livelli inferiori. Per quanto riguarda LDR locali specifici per i sistemi digitali, come abbiamo visto, la pratica attuale non mostra la possibilità d adozione di valori inferiori a quelli dei sistemi analogici. Però, se situazioni locali lo consentono, essi possono essere opportunamente adottati. In futuro, quando i sistemi DR avranno una maggiore diffusione, potranno essere adottati LDR specifici per questi sistemi che, dal campione nazionale in nostro possesso, mostrano un livello di esposizione del paziente significativamente inferiore rispetto ai sistemi analogici e digitali (tabella 1). Da alcuni anni sono in uso clinico apparecchiature angiografiche dotate di rivelatori d immagine dinamici a pannello digitale (dinamic digital flat panel, DFP). Essi consentono di eseguire procedure interventistiche analoghe ai rivelatori a quelle con intensificatore d immagine (I.I.), ovvero consentono tutte le modalità di fluoroscopia pulsata e acquisizione cineangiografica con frequenze sino a 30 immagini al secondo. Lavori recenti mostrano che i sistemi a DFP hanno prestazioni, in termini di qualità d immagine, superiori con livelli di dose però molto diversi tra loro, inferiori o superiori ai

4 rispettivi sistemi equipaggiati con I.I. Pertanto i citati lavori riportano che la pratica radiologica viene alle volte eseguita con livelli di dose al paziente nettamente superiori. Anche queste nuove tecnologie richiedono quindi un attento inserimento nella pratica clinica e gioverebbe disporre, anche per le pratiche interventistiche, di livelli di riferimento per l esposizione del paziente. Tra i pochi esempi a disposizione si ricordano i livelli proposti dal gruppo Dimond per la cardiologia interventistica e quelli, solo per le procedure invasive diagnostiche, proposte dal NRPB. Anche per le procedure interventistiche con guida fluoroscopica sarà necessario definire i livelli di qualità d immagine necessari per l esecuzione della pratica, si vedano ad esempio i criteri di qualità definiti per le immagini di coronarografia o l influenza del tempo del singolo impulso cineangiografico sulla qualità d immagine, che consentono di definire correttamente le necessità in termini tecnologici e i conseguenti necessari livelli di esposizione. Conclusione L introduzione dei sistemi digitali in radiodiagnostica pone nuovi problemi di ottimizzazione dell attività e di radioprotezione del paziente che richiedono l adozione di interventi mirati a: - formare il personale medico, tecnico, fisico e di manutenzione - individuare le procedure ottimizzate, ovvero i parametri radiografici che permettono di ottenere le informazioni diagnostiche richieste - adottare livelli di riferimento locali funzione della tecnologia impiegata. Bibliografia 1. International Commission on Radiological Protection. Managing patient dose in digital radiology. ICRP Publication 93. Ann ICRP R. Padovani, S. De Crescenzo, R. Ropolo, P. Cortivo, Indagine nazionale per l aggiornamento dei LDR per la radiodiagnostica del paziente adulto. Congresso AIFM, Verona Busch, H.P. Dose and image quality management in digital radiology, Rad.Prot.Dos (in press) 4. Ruiz-Cruces R, Pérez-Martínez M, Flores A, Cristófol J, Martínez-Morillo M, Díez-de-los-Ríos A. Patient dose in radiologicallly guided interventional vascular procedures: Conventional versus digital systems. Radiology 1997; 205: Chida, K.; Saito, H.; Zuguchi, M.; Shirotori, K.; Kumagai, S.; Nakayama, H.; Matsubara, K.; Kohzuki, M., Does digital acquisition reduce patients' skin dose in cardiac interventional procedures? An experimental study, AJR Am J Roentgenol, 183, (2004). 6. V. Neofotistou, E. Vano, R. Padovani, J. Kotre, A. Dowling, M. Toivonen, S. Kottou, V. Tsapaki, S. Willis, G. Bernardi and K. Faulkner. Preliminary reference levels in interventional cardiology. B.J.Rad Francis R. Verdun, A. Aroua, R. Trueb, P. Vock and Jean-Francois Diagnostic and interventional radiology: A strategy to introduce reference dose levels taking into account the national practice, Rad.Prot.Dos. (2005), Vol. 114, Nos 1-3, pp

5 8. A. Trianni, R. Padovani, G. Bernardi Are always new technologies reducing patient does in cardiac procedures? Rad.Prot.Dos (in press) 9. E Guibelalde, E. Vano, F. Vaquero, L., Influence of x-ray pulse parameters on the image quality for moving objects in digital cardiac imaging, Med. Phys. 31 (10), October D Hart, M C Hillier and B F Wall. Doses to Patients from Medical X-ray Examinations in the UK 2000 Review, NRPB-W14, May Padovani R. The importance of education and training in reducing patient doses, E3 Syllabus, Radiation Protection, ECR 2004