Rivista di Neuroradiologia 2(Suppl.l ): 55-59,1989 Dose al paziente nelle procedure neuroradiologiche per il trattamento dell'ernia discale lombare G. CONTENTO, G. FABRIS*, M. LEONARDI*, G. BELLONI**, G. BONALDI** Servizio di Fisica sanitaria e Servizio di Neuroradiologia*, Ospedale Civile di Udine Servizio di Neuroradiologia**- Ospedali Riuniti Bergamo Parole chiave: dose al paziente, rischio da radiazioni, chemonucleolisi, nucleoaspirazione. RIASSUNTO - Si sono valutate le dosi agli organi del paziente nelle procedure neuroradiologiche della chemonucleolisi e della nucleoaspirazione con misure dirette della dose d'ingresso e del prodotto dose-area in un campione di 25 pazienti. L'equivalente di dose efficace medio e risultato essere di 0,50 millisv per una chemonucleolisi e di 1,20 millisv per una nucleoaspirazione. Tale equivalente di dose non e dissimile da quello impartito da esami radiodiagnostici semplici della parte inferiore del tronco ed e 10-20 volte inferiore a quello dei piu frequenti studi radiologici complessi come l'urografia, il tubo digerente e il clisma opaco. 11 rischio da radiazioni associato all'intero iter terapeutico delle procedure considerate, comprendente la fase diagnostica, il trattamento e il follow-up, risulta contenuto in 240 fatalita per milione di pazienti trattati. SUMMARY - The dosage in the organs of the patients who underwent the neuroradiological proceedings of chemonucleolysis and nucleoaspiration were assessed wich direct measurements of the entry dosage and dosage-area value in a sample of 25 patients. The average effective dose equivalent resulted to be 0.50 millisv for one chemonucleolysis and 1.20 millisv for one nucleoaspiration. Such dosage equivalent is not different from the one administered by usual radiodiagnostic examinations of the inferior part of the trunk and is 10-20 times inferior to the one of the most frequent complex radiological studies such as urography, digestive tract and opaque clysma. Radiation risk associated to the complete therapeutic course of these neuroradiological proceedings covering diagnostic phase, treatment and follow-up, is within 240 deaths per million of treated patients. Introduzione In questi ultimi anni si e verificato un crescendo delle metodiche conservative, non cruente, nella terapia dell'ernia del disco (Chemonucleolisi, nucleoaspirazione). La diffusione di queste metodiche elitarie in ambienti specialistici rappresenta un reale progresso terapeutico peril paziente. Ne! solo Servizio di Neuroradiologia di Udine attualmente sono trattati 120-140 pazienti all'anno. Entrambe le metodiche si realizzano impiegando sorgenti radiogene con uso prolungato della fluoroscopia e assunzione di radiogrammi. Per questa stessa loro diffusione diventa d'interesse stimare le dosi da radiazioni e i rischi associati a tali procedure, sia per valutare il loro contributo alia dose alia popolazione che per fornire uno degli elementi di valutazione in eventuali confronti tra metodiche diverse con la tecnica dell'analisi rischi-benefici. Strumenti e metodi Le indagini dosimetriche sono state condotte presso i Servizi di Neuroradiologia degli Ospedali di Udine e Bergamo durante la normale esecuzio- 55
Rivista di Neuroradiologia 2(Suppl.l ): 55-59,1989 ne di interventi di chemonucleolisi e nucleoaspirazione. Gli apparecchi radiologici usati in entrambi i Servizi si avvalevano di un intensificatore di immagine, ma non erano dotati di dispositivi per la memorizzazione delle immagini ne di un generatore ad impulsi. Descrizione delle procedure radiologiche Le procedure di inserzione dell'ago nello spazio discale avvengono sotto controllo radioscopico in proiezione latero-laterale. Brevi flash radioscopici con il fascio radiante in direzione ortogonale AP o PA vengono effettuati saltuariamente per il controllo del posizionamento dell'ago. La loro durata non supera in media il 10% del tempo to tale di fluoroscopia. Il campo radiante, molto collimato, e centrato sui rachide lombo-sacrale all'altezza degli spazi discali interessati al trattamento. Dopo il posizionamento dell'ago si effettua di regola la discografia 1 Metodi dosimetrici E stata misurata la dose d'ingresso al centra del fascia per mezzo di dosimetri a termoluminescenza (TLD) attaccati sulla pelle del paziente. I dosimetri erano costituiti da elementi di fluoruro di Iitio (TLD-100, Harshaw) contenuti in sacchetti di polietilene, sterilizzati a freddo in ossido di etilene. La sterilizzazione a freddo e necessaria per evitare variazioni della sensibilita dei dosimetri. La stabilita della sensibilita e stata verificata irraggiando alia stessa dose un gruppo di dosimetri sterilizzati con ossido di etilene e un gruppo di controllo. Le sensibilita medie dei due gruppi non differivano in modo significativo (test di Student, p < O,Ol). Oltre alia dose d'ingresso sono state misurate direttamente con TLD le dosi ad organi relativamente accessibili come i testicoli e le mammelle. I TLD sono stati mantenuti in posizione per tutta la durata degli interventi: uno, attaccato sulla parte interna della coscia al livello dello scrota, misurava la dose ai testicoli; altri due, uno su ciascuna mammella, servivano a valutare la dose media assorbita dalle mammelle. In quest'ultimo caso, la dose misurata e stata ridotta di un fattore 0, 76 per tener con to della diversa composizione del tessuto mammellare (50% grasso, 50% acqua) 2 L'intero esame e stato infine monitorato per mezzo di una camera a ionizzazione di grande superficie (Diamentor, PTW). La camera e stata montata sulla scatola porta-diaframmi del tubo radiogeno e quindi calibrata in termini di prodotto dose- aria 6 Dosi agli organi Per le caratteristiche delle procedure qui considerate e possibile assumere con buona approssimazione un orientamento fisso del fascia radiante (latero-laterale) e una centratura fissa sui passaggio lombo-sacrale. In queste condizioni si possono usare tecniche di calcolo basate sui metodo Monte Carlo per simulare al calcolatore l'intero esame e valutare le dosi agli organi del paziente a partire dalla sola misura della dose d'ingresso e del prodotto dose-area. Un fantoccio matematico simula il paziente e le interazioni dei fotoni del fascia con il fantoccio sono ricostruite sulla base della conoscenza dei processi elementari di assorbimento e diffusione delle radiazioni nella materia 4 Si ottengono cosi dei fattori di conversione che mettono in relazione la dose d'ingresso con la dose ai diversi organi; questi fattori dipendono dalla ampiezza del campo, dalla posizione del fascio, dallo spettro dei raggi X. In questo lavoro sono stati utilizzati i fattori di conversione relativi alia proietione laterale del passaggio lombosacrale, calcolati dal National Radiological Protection Board, Gran Bretagna 4 La conversione diretta dalla dose d'ingresso misurata coni TLD alla dose all'organo e stata usata solo per le ovaie. Nel caso di organi diffusi nel corpo umano, come l'osso e il midollo rosso, si e preferito far uso del prodotto dose-area misurato con il Diamentor, perche si e ritenuto che le dosi a tali organi dipendano piu dall'energia totale imp~rtita al paziente che dall'esatta posizione del fascw. Nell'applicare i fattori Monte Carlo e stato assunto un campo radiante di dimensioni 14 x 18 cm a meta spessore del paziente. Le diverse modalita di calcolo delle dosi agli organi sono riportate nella tabella I per ciascuno degli organi indicati dali'icrp nella definizione di equivalente di dose efficace 3 Modalita di calcolo delle dosi agli orga Tabella I ni ICRP Organo ICRP Testicoli, Mammelle Ovaie Midollo, Osso Polmoni Res to Metodo per il calcolo della dose Misura diretta con TLD Dose d'ingresso + Simulazione Monte Carlo Prodotto dose x area + Simulazione Monte Carlo 56
Rivista di Neuroradiologia 2(Suppl.l):55-59,1989 Tabella 2 V alori medi delle variabili radiologiche N Tensione Scopia Dose d'ingresso (mgy) Ratio (kv) rnin Diamentor TLD (Diam/TLD) Chemonucleolisi A 9 95 6 130 55 2,4 Chemonucleolisi B 4 80 3,5 25 48 0,52 Nucleoaspirazione 12 97 8,75 76 131 0,58 Chemonucleolisi A: tuba radiogeno sopra il lettino. Chemonucleolisi B: tuba radiogeno sotto il lettino; massima diaframmatura del campo. Valori medi dei principali parametri radiologici. La dose d'ingresso Diamentor e stata valutata assumendo un'area del fascia di 250 cmq: rapporti Diam(TLD superiori o inferiori all'unit:i significano rispettivamente sottostime o sovrastime dell'area del fascia. Risultati Le misure sono state eseguite su un campione di 25 pazienti. Nella tabella 2 sono riportati i valori medi della tensione, della durata della scopia e della dose d'ingresso distinti per procedura radiologica. Nel caso della chemonucleolisi le misure sono state ulteriormente suddivise in due gruppi, per effetto di una riconsiderazione della procedura radiologica avvenuta durante il periodo di raccolta dei dati. A questo proposito si deve osservare come le modifiche attuate, ribaltamento del tubo radiogeno e soprattutto diaframmatura accurata del fascio, abbiano notevolmente ridotto l'energia impartita al paziente, com'e deducibile dalla dimi- nuzione del rapporto tra la dose d'ingresso valutata con il Diamentor e quella effettivamente misurata coni TLD. Nel seguito la procedura indicata con Chemo B, che impartisce le dosi minori, e stata assunta come rappresentativa della chemonucleolisi. Nel confronto tra chemonucleolisi e nucleoaspirazione e possibile dedurre che l'ampiezza del campo e molto simile (rapporti Diamentor /TLD quasi uguali), mentre la dose d'ingresso e circa trip la nel caso della nucleoaspirazione (do si TLD). Quest'ultima differenza e giustificata dai superiori tern pi di fluoroscopia (8, 75 contro 3,5 minuti) e dalla maggiore tensione adoperata. E comunque da tenere presente che numerosi altri fattori, qui non presi in considerazione, intervengono Dosi medie agli organi Dose (mgy) 5 4 3 2 7 2 0 Chemonucleolisi A Chemonucleolisi E Nucleoaspirazione ~ - Testicoli 5 - Polmoni 0 2 - Ovaie ~~~ 6- Ossa 3 - Mammelle 4 - Midollo rosso 7 - Altri organi Figura I Le dosi medie agli organi del paziente nelle procedure di chemonucleolisi e nucleoaspirazione. Gli interventi di chemonucleolisi sono stati divisi in due gruppi (Chemonucleolisi A e B) per effetto di una variazione della tecnica radiologica adottata. Chemonucleolisi A: tubo radiogeno sopra il tavolo. Chemonucleolisi B: tuba radiogeno sotto il tavolo e massima diaframmatura del campo. 57
Rivista di Neuroradiologia 2(Supp1.1):55-59, 1989 Equivalenti di dose efficaci - Confronto con esami di radiognostica E.D.E. (msv) 10 10.---------------------------------------------------------------------~ 8r------------------------------------------------------- 6r-----------------------------------------------------~ll 4r----------------------------------------------------- ~ 1 - Rachide cervicale D 2- Torace 3 - Cranio 4 - Chemonucleolisi 5 - Femore ~~~ 6 - Nucleoaspirazione 7 - Rachide L.S. 1111111 8 - Urografia 9 - Clisma opaco 10 - Tubo digerente Figura 2 Gli equivalenti di dose efficaci delle due procedure neuroradiologiche a confronto con quelli di alcuni esami di radiognostica. I dati relativi alia radiognostica sono tratti della referenza 6. Equivalenti di dose efficaci per l'intero iter terapeutico E.D.E. (msv) 20.----------------------------------------------------------------------. 10 5 0 Chemo N.A.D. ~ Fase diagnostica Follow-up Intervento Figura 3 Equivalenti di dose efficaci per l'intero iter terapeutico della chemonucleolisi e della nucleoaspirazione. La fase diagnostica comprende un esame del rachide lombo-sacrale e uno studio TC degli spazi discali; l'intervento comprende una scansione TC nello spazio discale interessato al trattamento e il trattamento terapeutico stesso; il follow-up prevede due esami del rachide lombosacrale eseguiti a un mese ea un anno dal trattamento. a modificare il valore della dose al paziente: tra di essi l'efficienza della catena televisiva, la filtrazione totale del tubo radiogeno, la sensibilita del sisterna schermo-pellicola nella discografia, le dimensioni del paziente. Le dosi agli organi sono riportate nella figura 1. Per altri organi si intende, in accordo con la definizione ICRP 3, i cinque organi che hanno ricevuto le dosi piu alte. Nel caso delle procedure qui considerate essi so- no: reni, fegato, intestino tenue, colon trasverso, colon discendente. Discussione Gli equivalenti di dose efficaci impartiti al paziente nelle procedure neuroradiologiche della chemonucleolisi e della nucleoaspirazione sono simili a quelli di esami radiodiagnostici tradizionali come l'addome, il bacino, il rachide dorsale e lomba- 58
Rivista di Neuroradiologia 2(Suppl.1):55-59,1989 Rischio radiologico per l'intero iter terapeutico Chemo N.A.D. ~ Fase diagnostica Follow-up Intervento Figura 4 I rischi da radiazione associati agli iter terapeutici della chemonucleolisi e della nucleoaspirazione. Il rischio e calcolato sulla base del fattore di rischio totale ICRP di 165 x 10 Sv e include gli effetti genetici. re (figura 2). Essi si situano pertanto ad un livello intermedio nella scala degli equivalenti di dose efficaci per esame: so no 5-l 0 volte piu elevati di quelli di un esame diagnostico della parte superiore del tronco (crania, torace, rachide cervicale) e 10-20 volte piu bassi degli studi radiologici complessi (urografia, tubo digerente, clisma opaco) 5 11 rischio complessivo di carcinogenesi o di induzione di malformazioni e malattie ereditarie e valutabile tra 8 e 20 per milione, nel senso e nei limiti di validita delle stime di rischio secondo 1'1- CRP 26. Anche nella prospettiva di una rapida crescente diffusione di queste metodiche, il rischio da radiazioni per la popolazione nel suo complesso non puo essere ragione di preoccupazione. Per quanta riguarda il rischio individuale, esso deve essere considerato nel piu ampio contesto dell'intero iter terapeutico che chemonucleolisi e nucleoaspirazio- ne comportano. Nelle figure 3 e 4 sono mostrati in dettaglio le dosi e i rischi associati alia fase diagnostica preintervento, a! trattamento stesso, al follow-up. Tale rischio individuale si puo ritenere di gran lunga superato dai benefici che la terapia consegue per il paziente; la sua quantificazione puo risultare comunque un elemento utile nella scelta tra diverse terapie. Giova infine ricordare che un'accurata delimitazione del fascio all'area in esame, l'uso di brevi tempi di fluoroscopia, una apparecchiatura radiologica adeguata, con fermo d'immagine e scopia pulsata, sono importanti accorgimenti che valgono a ridurre in modo efficace la dose al paziente. Gli Autori ringraziano if prof V. Sa/vi, Primario ortopedico presso l'istituto Maria Adelaide di Torino, che per prima /i ha sensibilizzati a! problema. Bibliografia I Fabris G: Discografia. Rivista di Neuroradiologia 2 (Suppl. 1): 43-44, 1989. 2 Hammerstein GR et AI: Absorbed radiation in mammograpy. Radiology 130: 485-491, 1979. 3 ICRP: Recommendations of the International Commission on Radiological Protecion. ICRP Publication 26, Pergamon Press, Oxford 1977. 4 Jones DG, Wall BF: Organ Doses from Medical X-ray Examinations Calculated Using Monte Carlo Techniques. NRPB-186, HMSO, London 1985. 5 Padovani R et AI: Patient doses and risks from diagnostic radiology in North-East Italy. Br J Rad 60: 155-1 65, 1987. 6 Shrimpton PC, Wall BF: An evaluation of the Diamentor transimission ionisation chamber in indicating exposurearea product during diagnostic radiological examinations. Phys Med Biol27: 871-878, 1982. Dr. G. Contento Servizio di Fisica Sanitaria Ospedale Civile 33100 Udine 59