Archiv pro rubriku: Krátké postřehy

Simulace rtg spekter

Na webových stránkách firmy Siemens Healthineers je volně dostupný simulátor rtg spekter. Umožňuje simulovat jak mamografická spektra (anoda Mo, Rh, W, napětí 18-40 kV) s mnoha různými filtry, tak i skiagrafická (W anoda, napětí 30-140 kV, zvlnění napětí 0-100%). Vřele doporučuji, není požadována žádná instalace.

Obr. 1: Ukázka rozhraní simulátoru
(https://www.oem-xray-components.siemens.com/x-ray-spectra-simulation)

Výstupem simulace je kvantifikace počtu fotonů jednotlivých energií společně s vlastnostmi filtru a rtg svazku za filtrem, včetně stanovení polotloušťky, fluence, kermy.

Obr. 2: Výstup simulace – ukázka rtg spektra i s jeho kvantifikací s možností přidat filtraci

Na internetu je dohledatelných více softwarů, mezi dalšími doporučuji i SpekCalc, jehož výhodou je simulace rtg spekter vyšších energií, včetně radioterapeutických, avšak nevýhodou je možnost pouze W anody, což neumožňuje simulovat Mo a Rh mamografická spektra. Další nevýhodou je pořizovací cena, software je k mání za 25 EUR.

Vědci v Hong Kongu vyvinuli nový materiál pro výrobu ochranných pomůcek

Minulý týden se na internetu objevila zpráva ohledně nového materiálu na výrobu ochranných pomůcek proti rtg záření. Jedná se o kombinaci wolframu s polyuretanem, díky čemuž materiál poskytuje až o 40% vyšší ochranu. Taktéž z hlediska toxicity se jedná o bezpečný materiál, což je jeho velká výhoda ve srovnání s olovem.

Vědecký tým na Polytechnic University, vedený docentem Fei Bin a profesorem John Xin Haozhong, vytvořili materiál, který nejen že dokáže odstínit o 40% více záření než materiál s obsahem olova, ale je bezpečný (netoxický) a navíc je o 22% lehčí. Výrobky z tohoto materiálu lze bezpečně recyklovat.

Zde se však nabízí otázka, jak je možné, že materiál, který je lehčí, poskytuje větší ochranu než doposud hojně využívané olovo?

Tým vědců použil novou technologii, která transformuje wolfram – jeden z materiálů s největší hustotou (wolfram 19,25 g/cm3, olovo „pouze“ 11,34 g/cm3), v malé částice, které mají tloušťku jedné desetiny tloušťky wolframového vlákna v žárovce. Wolfram, získaný z obyčejných žárovek, je smíchán s polyuretanem, což je vysoce elastický materiál, za vzniku nového materiálu. Díky svojí elasticitě zůstávají ochranné pomůcky z tohoto materiálu i po několika přehybech celistvé. Ochranné pomůcky z tohoto materiálu je možné používat minimálně 3 roky bez nutnosti kontroly kvůli zlomům, zatímco ochranné pomůcky s obsahem olova by měly být kontrolovány každoročně.

Ačkoliv je wolfram dražší materiál než olovo, vědci očekávají, že ochranné pomůcky budou levnější než ty s obsahem olova, protože je možné použít méně materiálu. Objevitelé tohoto nového materiálu uvedli, že se nechali inspirovat nehodou ve Fukushimě v roce 2011, která byla druhou největší jadernou katastrofou v dějinách hned po Černobylu.

Vědci z unverzity čekají na příležitost komerčního využití a dodávají, že do půl roku by mohly být ochranné prostředky z tohoto materiálu k dispozici, půjde-li spolupráce v komerční oblasti dobře.

Tak uvidíme, jak to dopadne :).

http://www.scmp.com/news/hong-kong/health-environment/article/2084183/hong-kong-researchers-develop-safer-alternative

Efektivita tvorby rtg fotonů

Efektivita produkce rtg záření je velmi malá, obvykle se uvádí 1%. Zbytek kinetické energie elektronů dopadajících na anodu se změní na teplo. S produkcí rtg fotonů je to ve skutečnosti však ještě horší, protože 1% je pouze účinnost konverze. Z těchto vzniklých rtg fotonů ještě dalších 97% proniká do olověného stínění a pouze 3% z těchto fotonů se dostane ven z rentgenky. Celkově je tedy efektivita tvorby rtg fotonů (počítáme-li pouze ty, které se dostanou ven z rentgenky) rovna 0,01*0,03 = 0,000 3 = 0,03 %.

Kvalita obrazu a dávka u CT vyšetření

U CT zobrazení někoho určitě napadají myšlenky, proč by se nemohla zlepšit kvalita obrazu (myšleno prostorové rozlišení a rozlišení při při nízkém kontrastu, které je primárně ovlivněno šumem) při „mírném“ zvýšení dávky. Avšak jak je dále vidět, mírné zlepšení kvality obrazu často znamená významné zvýšení dávky.

Mezi šumem a dávkou platí následující úměrnost: Sum_davkaZ tohoto vztahu vyplývá, že chceme-li snížit šum o 50%, musíme dávku zvýšit 4-krát.

Podobně je tomu s prostorovým rozlišením, které je velmi významně limitováno dávkou. Pro prostorové rozlišení platí následující úměrnost:

Davka_rozliseni__kde dx je velikost pixelu.

Nechť je velikost pixelu 1,0 mm, čemuž odpovídá dávka 1 (bráno relativně). Zmenší-li se velikost pixelu z 1,0 mm na 0,2 mm, musí se dávka zvýšit neuvěřitelných 125-krát! Jen pro představivost je zde vypsáno, o kolik se musí zvýšit dávka při zlepšení prostorového rozlišení pro různé úrovně prostorového rozlišení.

Změna velikosti pixelu vs.nárůst dávky:
1,1 mm ⟶ 1,0 mm… nárůst dávky o 33 %
1,0 mm ⟶ 0,9 mm… nárůst dávky o 37 %
0,9 mm ⟶ 0,8 mm… nárůst dávky o 43 %
0,8 mm ⟶ 0,7 mm… nárůst dávky o 50 %
0,7 mm ⟶ 0,6 mm… nárůst dávky o 59 %
0,6 mm ⟶ 0,5 mm… nárůst dávky o 73 %
0,5 mm ⟶ 0,4 mm… nárůst dávky o 95 %
0,4 mm ⟶ 0,3 mm… nárůst dávky o 137 %
0,3 mm ⟶ 0,2 mm… nárůst dávky o 238 %

Pro ta reálná rozlišení CT, tj. cca 1 mm platí, že každé zlepšení prostorového rozlišení o 10 %, znamená zvýšení dávky o cca 40%.

Porovnání softwarů pro management dávek

Magazín Diagnostic and Interventional Cardiology (DAIC) obsahuje v posledním vydaném číslo (květen-červen 2016) přehled většiny dostupných softwarů pro management dávek pacientů. Parametry jsou uvedeny v přehledné tabulce na stránkách časopisu (pdf verze zde), ale přehled je možné najít taktéž přímo na stránkách www.daic.com, kde si uživatel označí pouze ty softwary, které ho zajímají. Ukázka přehledové tabulky je uvedena na obr. 1 a 2. Na obr. 3 je ukázka elektronického přehledu softwarů.

Review_softwares_1Obr. 1: Malý výsek tabulky s přehledem softwarů

Review_softwares_2Obr. 2: Ukázka tabulky s přehledem softwarů

Review_softwares_3Obr. 3: Výběr softwarů z www.daic.com

Porovnání CT skenerů

Magazín Imaging Technology News (itn) obsahuje v posledním vydaném číslo (červen 2016) přehled většiny dostupných CT skenerů, včetně souhrnu základních parametrů. Parametry jsou uvedeny v přehledné tabulce na stránkách časopisu (pdf verze zde), ale přehled je možné najít taktéž přímo na stránkách www.itnonline.com, kde si uživatel pouze označí ty CT skenery, které ho zajímají. Ukázka přehledové tabulky je uvedena na obr. 1 a 2. Na obr. 3 je ukázka elektronického přehledu CT skenerů.

Review_CT_scannersObr. 1: Malý výsek tabulky s přehledem CT skenerů

Review_CT_scanners_2Obr. 2: Ukázka tabulky s přehledem CT skenerů

Review_CT_scanners_3Obr. 3: Výběr CT skenerů z www.itonline.com

Porovnání CT skenerů z hlediska možností redukce dávky je v elektronické formě zde, strana 34-35.

„Cítil jsem se nezničitelný“: Neviditelný dopad záření

Chronické ozáření lékařů pracujících s ionizujícím zářením, nejčastěji na katetrizačních sálech, je v posledních letech velmi aktuálním tématem. Interventional News nedávno uveřejnily článek o kardiochirurgovi Dr. Edwardu Diethrichovi, který natočil video jako součást kampaně, jejíž snahou je přimět lékaře pracující s ionizujícím zářením, aby si dávali pozor na chronické dlouhodobé ozařování rozptýleným zářením. Někteří lékaři často pracují se zářením celoživotně, ale málokdy si uvědomují, jak toto chronické ozařování malými dávkami může být nebezpečné.

V tomto videu Dr. Diethrich popisuje, jak mu byl diagnostikován oligodendrogliom – nádor mozku a jak to změnilo jeho život. Taktéž vzpomíná na svoji praxi, kdy přiznává, že radiační ochrana bylo to poslední, co ho na sále zajímalo.

Edward_DietrichOdkaz na video: https://goo.gl/b6g2ai.

Osvětou v oblasti chronického ozařování se zabývá Organization for Occupational Radiation Safety in Interventional Fluoroscopy (www.orsif.org). Na tomto webu je k dispozici ke stažení dokument „Severity of adverse effects of a growing health problem„, který shrnuje poškození, jejichž podstatou je pravděpodobně ionizující záření.

Použitá literatura:
[1] http://www.cxvascular.com/in-latest-news/interventional-news—latest-news/i-felt-indestructible-the-invisible-impact-of-radiation
[2] http://www.prnewswire.com/news-releases/orsif-documentary-featuring-noted-heart-surgeon-dr-edward-diethrich-tells-personal-story-of-serious-health-risks-from-occupational-exposure-to-radiation-in-fluoroscopy-labs-300078293.html

Dítě není jen malý dospělý

Fakt, že dítě není jen malý dospělý, představuje velkou výzvu v rtg zobrazování, včetně výpočetní tomografie. Při optimalizaci zobrazování v pediatrii je nutné uvážit tři důležité faktory:

  1. Tkáně u dětí jsou méně vyvinuté, proto je kontrast mezi tkáněmi horší než u dospělých pacientů, taktéž některé anatomické struktury jsou velmi malé, tedy hůře viditelné, a proto je potřeba získat obraz s lepšími detaily.
  2. Děti jsou podstatně radiosenzitivnější k radiobiologickým efektům záření než dospělí.
  3. Při zobrazování je potřeba minimalizovat pohyb, který je zvláště u dětí velký. To představuje výzvu hlavně pro radiologické asistenty.

Je-li rtg zobrazení dětí prováděno na dedikovaných pracovištích a klinikách, je zde větší pravděpodobnost, že výkony jsou optimalizovány právě pro děti. Současně personál je trénován tak, aby věděl, jak pracovat s pediatrickou populací. Nicméně v některých případech jsou rtg výkony u dětí prováděny na pracovištích pro dospělé.

Normální postup v rtg zobrazování je nastavení napětí (kV) a elektrického množství (mAs) podle velikosti pacienta. Ačkoliv se může zdát, že jde o dobrý postup, u dětí to není optimální. Optimalizace v pediatrickém zobrazování je komplexnější proces, který vyžaduje spolupráci radiologického fyzika, radiologického asistenta a taktéž lékaře – radiologa.

Inspiraci, jak postupovat při optimalizaci zobrazování v pediatrii, je možné získat z kampaně zaměřené na toto téma – Image Gently na adrese www.imagegently.org.

Imagegently
Použitá literatura:
Medical Physics International. The Journal of the International Organization for Medical Physics, 2015; 3(2).

Rtg snímek srdce a plic

Při rentgenovém snímku (rtg) srdce a plic se obvykle používá zadopřední (PA, posteroanteriorní) projekce. Výhodou této projekce je, že srdeční stín je menší než při předozadní (AP, anteroposteriorní) projekci. Další výhodou PA projekce je podstatně nižší dávka na prsní tkáň.

Při boční projekci se pak využívá pravolevé projekce, kdy pacient stojí pravým bokem blíže k rentgence a levým bokem blíže k receptoru obrazu. Výhodou této projekce je opět menší srdeční stín než při projekci levopravé.

Na běžném rtg snímku srdce a plic musí být viditelné určité struktury. Popis jednotlivých struktur s konkrétním znázorněním je zde. Rtg_srdce+plic

Mammogram radiation risk is lower than thought

According to the World Health Organization, breast cancer kills more than 500 000 women worldwide every year, and mammography is the only breast cancer screening method that has proved to be effective in organized programs. But recommendations for mammography must weigh the benefits of an early diagnosis against the risks of x-ray radiation damage. Standard dosimetry recognizes that of the three breast tissues—skin, fatty, and fibroglandular—the last is the one truly at risk for damage from x rays. Models for simulating radiation dose in mammography routinely use a homogeneous mixture of fibroglandular and fatty tissue, covered by a layer of skin. But real breast anatomy is heterogeneous, with glandular tissue preferentially located near the breast’s center. A large study at the University of California, Davis has now accounted for that heterogeneity. PhD candidate Andrew Hernandez told a gathering at this week’s meeting of the American Association of Physicists in Medicine that he and his colleagues used three-dimensional imaging data of 219 women of different ages, ethnicities, and breast densities and sizes to create realistic models. Then, employing Monte Carlo simulations, they obtained the mean glandular dose (DgN)—the currently accepted metric—for both the homogeneous and the more realistic heterogeneous tissue distributions. The results for the homogeneous case agreed with earlier work of other researchers and validated the study. For the heterogeneous case, the team found that DgN values on average were about 30% lower, which strongly suggests that for the past three decades, mammography radiation dose levels, and risks, have been overestimated by about that amount. (A. M. Hernandez, J. M. Boone, J. A. Seibert, AAPM Abstract 27307, 2015; also Med. Phys., in press.)

Zdroj: Physicstoday

Přehled zobrazovacích systémů a příslušenství

Zde je odkaz na magazín ze stránek www.radiologieforum.de, který obsahuje od strany 74 obsáhlý přehled zobrazovacích systémů (detaily zde uvedeny nejsou, jedná se spíše o přehled ve formě seznamu) dostupných v současné době na trhu. Jsou tu uvedeny systémy od mamografických, přes DR systémy a angiografické systémy až po CT nebo systémy používané v nukleární medicíně, včetně CR čteček, popisovaích stanic, injektorů, CR kazet atd.

Níže je uvedena ukázka angiografických systémů.

Angio_prehled_1Angio_prehled_2

Kvalita obrazu na CT

Různí výrobci skenerů používají pro hodnocení kvality obrazu různý parametr. Výrobce Siemens využívá referenční hodnotu mAs (quality reference mAs), výrobce Philips využívá index správné dávky (DoseRight Index), výrobce Toshiba využívá standardní odchylku signálu a výrobce GE využívá index šumu.

Referenční hodnota mAs (Siemens) je hodnota mAs, které odpovídá určité kvalitě obrazu, kterou chceme udržet při skenování. Tato hodnota je na skeneru přednastavená radiologickým asitentem pro přibližně 75 kg pacienta. Při náběru dat je pak modulován proud tak, aby výsledná kvalita obrazu byla srovnatelná s kvalitou obrazu pro referenční hodnotu mAs. Ukázka nastavení pro Siemens je uvedena na obr. 1.

Eff mAsObr. 1: Nastavení referenční kvality obrazu [1]

Použitá literatura:
[1] CARE kV – How to optimize individualized dose

Pravděpodobnost výskytu rakoviny

V dokumentu BEIR VII se uvádí, že u 42 lidí (znázorněni černými kolečky na obr. 1) ze 100 (všechny znaky na obr. 1) bude v průběhu života diagnostikována rakovina (jedná se o spontánní výskyt rakoviny bez ohledu na ozáření!). Efektivní dávka 100 mSv* každému z těchto 100 lidí způsobí, že u dalšího jednoho člověka (znázorněn hvězdičkou na obr. 1) bude taktéž diagnostikována rakovina, tj. místo u 42 bude diagnostikována u 43 lidí ze sta.

BEIR_VIIObr. 1: U 42 lidí (černé kolečka) ze 100 (všechny znaky) je v průběhu života diagnostikována rakovina, po expozici 100 mSv je diagnostikován další případ navíc (hvězdička)

Avšak zmiňovaná dávka 100 mSv je relativně vysoká, při rentgenovém snímku hrudníku obdrží pacient efektivní dávku 0,02-0,10 mSv. Při CT vyšetření obdrží pacient řádově jednotky až desítky mSv, v závislosti na počtu fází a na vyšetřované oblasti.

Přepočteme-li si riziko výskytu rakoviny pro dávku 0,02 mSv, tj. pro rtg snímek hrudníku, znamená to, že provedeme-li rtg snímek hrudníku s dávkou 0,02 mSv u 1 mil. pacientů, pak u jednoho pacienta vznikne radiačně-indukovaná rakovina. Ale cca 420 tis. bude mít spontánně vzniklou rakovinu. Platí však, že spontánně vzniklou rakovinu a radiačně-vzniklou rakovinu nelze od sebe odlišit.

*Nezapočítává se ozáření z přírodního pozadí.

Použitá literatura:
Board on Radiation Effects Research. Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation. BEIR VII phase 2. National Research Council. National Academy of Sciences. The National Academies Press, Washington, 2006.

Ozáření při letu letadlem

Podle dokumentu BEIR VII je efektivní dávka, kterou obdržíme z kosmického záření při letu letadlem, tj. v nadmořské výšce cca 8-11 km, rovna 0,01 mSv na každých 1000 mil, tj. na každých 1600 km. Vzdálenost, kterou uletí letadlo při letu z Prahy do New Yorku a zpět je rovna cca 13200 km, čemuž odpovídá efektivní dávka 0,08 mSv. Tato efektivní dávka odpovídá dávce, kterou obdržíme za 12 dní z přírodního pozadí. Dávka je velmi malá ve srovnání s přírodním pozadím, proto není nutné znepokojovat se ozářením při občasném cestování letadlem.

Použitá literatura:
Board on Radiation Effects Research. Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation. BEIR VII phase 2. National Research Council. National Academy of Sciences. The National Academies Press, Washington, 2006.
http://www.distances-calculator.com/world-distances-new_york-to-prague.htm

Článek, který vyvolal pozdvižení…

Could small amounts of radiation...Článek zabývající se tím, jestli je záření v malých dávkách prospěšné, vyvolal pozdvižení mezi odborníky z důvodu nesmyslnosti článku, protože nejsou uvedena negativa ozáření malými dávkami. Někteří mimo jiné bylo poukázali na to, že na stejném webu se objevil i článek o tom, že existují vampíři, aby tak lidé mohli sami posoudit, jestli je článek důvěryhodný či nikoliv…

Vaječníky v rtg svazku u vyšetření plic v 50. letech 20. století?

Autorka S. B. Osborn ve studii „Variations in the radiation dose received by the patient in diagnostic radiology“ z roku 1963 uvádí, že při velkoformátových rtg vyšetřeních plic u žen se nacházely vaječníky v 50% případů v primárním rtg svazku. Při rtg vyšetření paže nebo ruky se vaječníky nacházely v primárním rtg svazku v 9% případů. Z dnešního pohledu se to může zdát zvláštní, ale v tehdejší době se nevyužívalo clonění, tj. rtg svazek ozařoval velkou plochu, ačkoliv reálná oblast zájmu a taktéž receptor obrazu byly podstatně menší. V dnešní době, kdy je velký důraz kladen na dostatečou kolimaci, je nemožné, aby se vaječníky vyskytly v primárním rtg svazku při rtg vyšetření plic a už vůbec ne při rtg vyšetření paže nebo ruky.

Použitá literatura:
Osborn SB. Variations in the radiation dose received by the patient in diagnostic radiology. Br. J. Radiol. 1963; 36: 230-234