Archiv pro rubriku: Krátké postřehy

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

Havárie jaderné elektrárny Three Mile Island

Dne 28.3.2015 uběhlo 36 let od havárie jaderné elektrárny Three Mile Island u Harrisburgu v Pennsylvánii, USA. Při nehodě v roce 1979 došlo k částečnému roztavení druhého reaktoru a došlo k zamoření provozní budovy a okolí. Jednalo se o nejvážnější nehodu komerčně využívaného reaktoru v dějinách USA. Dle informací United States Nuclear Regulatory Commission mělo množství uvolněné radioaktivity nedetekovatelný dopad na zdraví pracovníků a veřejnosti. Nicméně nehoda vedla ke zpřísnění mnoha bezpečnostních opatření spojených s řízením jaderné elektrárny.

Použitá literatura:
http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/fact-sheets/3mile-isle.html

Kontinuální a pulzní skiaskopie

Kontinuální skiaskopie byla po dlouhou dobu používána jako standardní mód pro navádění instrumentária v tělních dutinách. V současné době byla nahrazena pulzní skiaskopií.

Při kontinuální skiaskopii je záření produkováno v těsně za sebou navazujících pulzech o délce 33 ms s četností 30 pulzů/s. Zavedením pulzní skiaskopie, kdy je záření produkováno pulzy o délce cca 8 ms s četností 30 pulzů/s došlo ke zlepšení časového rozlišení. Kratší délka pulzu je však kompenzována vyšším proudem, viz obr. 1. Z obrázků 1a a 1b je zřejmé, že plocha pulzu (délka pulzu*proud) je pro získání dostatečného množství záření na receptoru obrazu stejná. Ke snížení dávek pacientům i lékařům (z rozptýleného záření) došlo tím, že se standardně nepoužívají frekvence 30 pulzů/s, ale v intervenční kardiologii max. 10-15 pulzů/s, v intervenční radiologii max. 4-8 pulzů/s.

Continuous_vs_pulsed_fluoroObr. 1: Kontinuální a pulzní skiaskopie [1]

Použitá literatura:
[1] Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The essential physics of medical imaging. 3rd edition. Lippincott Williams & Wilkins, 2011, Philadelphia

Smoothing a edge enhancement

Při zpracování obrazů v radiologii je možné použít několik druhů algoritmů, které zvýrazní nebo potlačí určité rysy obrazu. Mezi nejčastěji používané algoritmy patří „smoothing“ a „edge enhancement“.

Smoothing je algoritmus, kterým je možné redukovat množství šumu, čímž dojde ke zvýšení viditelnosti nízkokontrastních objektů.

Edge enhancement je algoritmus, který zvýrazní hrany vysokokontrastních objektů. Použitím tohoto algoritmu bohužel narůstá šum v obraze a snižuje se viditelnost nízkokontrastních objektů.

Binning detekčních elementů

Binning detekčních elementů (český možno přeložit jako svázání detekčních elementů) označuje proces, kdy je signál z několika detekčních elementů načten společně. Tím se zvětší velikost detekčního elementu, zmenší se množství nabíraných dat a taktéž se zmenší kvantový šum (odchylka signálu mezi jednotlivými pixely). Tím může být snížena dávka pacientovi při udržení stejného šumu v obraze. Nicméně použitím binningu dochází ke zhoršení prostorového rozlišení. Svázáním např. 4 detekčních elementů (viz obr. 1) již není možné odlišit tolik detailů, jako v případě jednotlivých detekčních elementů.

BinningObr. 1: Binning detekčních elementů [1]

Binning detekčních elementů se využívá při použití velkých oblastí zájmu (FoV), kdy by bylo v obraze příliš velké množství pixelů.

Při použití menších FoV roste kvantový šum, proto zobrazovací systémy při menších FoV pro zachování množství šumu zvyšují množství fotonů.

Použitá literatura:
[1] RSNA/AAPM Radiology Physics Educational Modules. Fluoroscopy. Fluoroscopy systems.

Přehledný popis zobrazovacích modalit

Info_modality

Americká organizace Joint Commission nedávno uveřejnila informační leták, který poskytuje informace o jednotlivých zobrazovacích modalitách. Leták ozřejmuje, zda daná modalita využívá škodlivé ionizující záření či nikoliv, popisuje nejčastější použití, tj. k jakému typu zobrazení se používá a taktéž jak zobrazení danou modalitou probíhá. Navíc leták u každého typu zobrazení uvádí, je-li důležité oznámit alergii a případné těhotenství u pacientek. Jednoznačně platí, že jakákoliv alergie by měla být oznámena před vyšetřením ve všech případech a těhotenství nemusí být oznámeno v případě použití ultrazvuku. I tak se však doporučuje, aby pacientka před podstoupením jakéhokoliv vyšetření personálu oznámila případné těhotenství.

Co je to PACS a DICOM?

Zkratka PACS pochází z angličitiny a znamená Picture Archiving and Communication System. Jedná se o technologii používanou v zobrazování v medicíně, která představuje prostor pro ukládání dat a umožňuje přístup k datům. Data jsou v elektronické formě v určitém univerzálním formátu, který umožňuje prohlížení a sdílení dat. Tento formát se nazývá DICOM. Zkratka opět pochází z angličtiny a znamená Digital Imaging and COmmunications in Medicine. Některé obrazy jsou primárně v analogové, tj. nedigitální formě, pro přenos do PACSu je pak nutné tato data digitalizovat. Např. v případě filmů se jedná o skenování filmu. V tomto případě je pak „hard-copy“ archivace (archivace fyzických snímků) nahražena „soft-copy“ archivací (archivace digitálních dat).

DICOM_viewerObr: Stejný obraz zobrazený v různém spektru barev

DICOM formát využívají všechny rutinně používané zobrazovací modality, např. skiagrafie, mamografie, výpočetní tomografie (CT), magnetická rezonance (MR), ultrazvuk, pozitron emisní tomografie atd. Pro prohlížení DICOM dat se využívají pracovní stanice, na které si lékař otevře určitá data, např. CT řezy. Prohlížení DICOM dat je možné prostřednictvím DICOM prohlížečů, kterých existuje velká spousta, např. Irfan View, Dicompass, MicroDicom, ImageJ, RadiAnt, OsiriX, xVision a jiné. Prohlížeče se mezi sebou liší funkcemi, které umožňují, např. změnu kontrastu a jasu obrazu („oknění“ obrazu), zobrazení dat v různém spektru barev, měření délky, plochy oblasti zájmu a jiné. Některé prohlížeče jsou volně stažitelné, jiné jsou placené, a liší se taktéž tím, pro kterou platformu jsou použitelné, některé jsou vhodné pro operační systém Windows, jiné pro Apple nebo unixové systémy. K prohlížení digitálních dat v PACSu je možné přistupovat i vzdáleně, pak mluvíme o tzv. teleradiologii, kdy lékař může sedět u svého počítače doma a vzdáleně přistupovat a pracovat s daty v PACSu.

Použitá literatura:
http://en.wikipedia.org/wiki/Picture_archiving_and_communication_system

Infinix 4DCT – kombinace zobrazovacích systémů

V jednom z nedávných článků byly popsány kombinace několika zobrazovacích modalit, např. kombinace MRI a angiografického zobrazovacího systému. Japonský výrobce Toshiba nyní přišel s fúzí dalších dvou modalit, a to CT a angiografický systém.

Toshiba_4D_CTObr.: Toshiba Infinix 4DCT [1]

Systém, který spojuje angiografický systém a CT nese označení Infinix 4DCT. Výhodou tohoto systému je, že lékař může plánovat a provádět výkon pomocí systému kombinujícího dvě zobrazovací modality, není tedy potřeba převážet pacienta z angiografického sálu na CT. Mezi CT a angiografickým systémem je umožněna real-time komunikace, tj. lékař může zavádět instrumentárium na angiografickém systému a sledovat oblast, ve které se nachází, i na CT datech. Tím lze ušetřit čas a taktéž je to bezpečnější z hlediska pacienta.

Využití nachází takového bimodalitní systémy v onkologii a kardiologii. V onkologii je možné ihned zjistit, jestli byl intervenční výkon úspešný, např. u tumorů jater. V kardiologii CT napomůže určit, kde se v koronárních tepnách nachází stent.

Použitá literatura:
[1] http://medical.toshiba.com/news/press-releases/2014/11/30/2060/

Geometrie úzkého a širokého svazku

V radiodiagnostice se při některých měřeních mluví o geometrii úzkého svazku. Opakem je široký svazek. Na obr. 1 je znázorněna geometrie úzkého a širokého svazku. Význam těchto pojmů je možné pochopit již z obrázku, ale pro jistotu je následně uvedeno i slovní vysvětlení.

Uzky_siroky_svazekObr. 1: Geometrie úzkého a širokého svazku [1]

Na zeslabující materiál (v obrázku označen jako attenuator) dopadají fotony, které v tomto materiálu interagují. Některé fotony procházejí bez interakce. V případě úzkého svazku platí, že každý foton, který interagoval, je po interakci odstraněn ze svazku. To znamená, že není detekován detektorem. V geometrii širokého může foton interagovat v zeslabujícím materiálu, a přesto může být detekován detektorem.

Skutečná realizace geometrie úzkého svazku je velice obtížná.

Použitá literatura:
[1] Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The essential physics of medical imaging. 3rd edition. Lippincott Williams & Wilkins, 2011, Philadelphia

Projekt na spektrální CT odstartován na Novém Zélandu

CT se dvěma energiemi neboli dual-energy CT není nic neobvyklého. Vědcům na Novém Zélandu však byl schválen grant na sestrojení CT, které bude detekovat osm energií. Principiálně by CT s osmi energiemi již mělo umožňovat částečně i funkční (molekulární) zobrazení, podobně jako MRI nebo PET, což je prozatím pro současná CT nevídané.

Spektrálním zobrazením se již nyní zabývají v několika výzkumných institucích, ale komerčně dostupná jsou pouze CT se dvěma energiemi.  Vědci na Novém Zélandu doufají, že se jim podaří sestrojit CT s osmi rtg spektry použitelnými při jednom skenu. To by bylo možné využít pro sledování změn tkání v důsledku různých onemocnění nebo také vlivem léků.

Vyvíjené multienergetické CT zatím nedosahuje citlivosti jako PET, ale již nyní umožňuje sledovat změny tkání v důsledku aplikovaných farmak. Detekce u multienergetického CT je založena na photon-counting detektorech, které dokáží rozdělit detekované fotony do příslušných energetických binů. Operátor skeneru může zvolit osm energetických spekter v rozmezí 15 keV až 120 keV.

Dávka u multienergetického CT zobrazení by měla být významně nižší než u dual-energy CT, iterativní rekonstrukce by měla umožnit ještě další snížení dávek.

Multienergetické CT zobrazení by mělo mimo jiné umožňovat charakteristiku aterosklerotických plaků, hodnocení odezvy na léčbu dle aktivity zánětu a jiné.

Použitá literatura
http://www.auntminnie.com/index.aspx?sec=sup&sub=cto&pag=dis&ItemID=108567&wf=6154

IMRIS – kombinace zobrazovacích systémů

Firma IMRIS se specializuje na vybavení operačních sálů zobrazovacími modalitami, zvláště pak kombinací různých zobrazovacích modalit. Mezi takové kombinace modalit patří např. MRI a angiografický zobrazovací systém. Výhodou těchto sálů je, že v případě potřeby je operační stůl s pacientem dopraven k dané modalitě a není potřeba žádného přemisťování. Ukázka takového operačního sálu je na obr. 1 a 2. Operační sály vybavené kombinací několika zobrazovacích modalit nacházejí uplatnění hlavně v neurochirurgii.

MRI_angiography_1Obr. 1: MRI a biplanární angiografický systém [1]

MRI_angiographyObr. 2: MRI a biplanární angiografický systém [2]

Mimo pevné umístění modalit nabízí IMRIS také pojízdné systémy, které jsou dopraveny na příslušný operační sál na stropních kolejnicích. Mezi takové systémy patří Visius iCT a Visius iMR. Visius iCT je první CT zavěšené na stropních kolejnicích (ceiling-mounted), které je dopraveno na příslušný operační sál právě pomocí kolejnic. CT je tedy k dispozici, je-li to potřeba, ale nezabírá permanentně místo na sále. S tímto typem CT lze spojit dva operační sály, přičemž v parkovací pozici je CT umístěno v místnosti mezi dvěma operačními sály. Ukázka Visius iCT je uvedena na obr. 3, rozmístění operačních sálů na 4. Ukázka Visius iMRI je uvedena na obr. 5.

Visius_iCTObr. 3: Visius iCT [3]

Operacni saly+Visius_iCTObr. 4: Operační sály s pojízdným CT Visius iCT [3]

Visius_iMRIObr. 5: Visius iMRI [4]

Použitá literatura:
[1] http://www.imris.com/sites/53b8adddaed20223e1000002/theme/images/pdf/VISIUS_iMRI_Brochure.pdf
[2] http://www.medgadget.com/2010/01/imris_combination_mri_fluoroscopy_systems_for_intraprocedural_multimodal_imaging.html
[3] http://www.imris.com/intraoperative-solutions/visius-ict
[4] http://www.imris.com/sites/53b8adddaed20223e1000002/theme/images/pdf/VISIUS_iMRI_Brochure.pdf

 

Budeme v budoucnu sledovat i ozáření z magnetické rezonance?

Narazila jsem dnes úplnou náhodou na článek, který mě popravdě řečeno trochu šokoval…

To, že různé komise a v důsledku toho i legislativa různých států požadují, aby byly sledovány dávky pacientům, které obdrží z vyšetřovacích metod s použitím ionizujícího záření, je pochopitelné. Ale výše zmíněný příspěvek, ve kterém se píše, že v Kalifornii a následně i v Texasu vznikl zákon, který požaduje, aby byly sledovány dávky z výpočetní tomografie (CT) a magnetické rezonance (MR), to mi přijde docela divné, hlavně když MR využívá neionizující záření, tudíž nelze u této zobrazovací modality mluvit o dávce. Sledovat dávky z CT mi samozřejmě přijde v pořádku.

Tak uvidíme, čeho se v budoucnu ještě dočkáme, třeba budeme sledovat i dávky z ultrazvuku :)

Dose monitoringOdkaz na článek zde.

Parametry charakterizující rentgenové spektrum

1. polotloušťka (1.HVL)

  • Je taková tloušťka specifického materiálu, která zeslabí kermu ve vzduchu dopadajícího rentgenového (rtg) svazku na polovinu původní hodnoty (měřeno v geometrii úzkého svazku)
  • Udává se v mm Al, popř. mm Cu

2. polotloušťka (2.HVL)

  • Projde-li rtg svazek specifickým materiálem o tloušťce d, který zeslabí kermu ve vzduchu daného rtg svazku na jednu čtvrtinu původní hodnoty, pak pro 2.HVL platí:

2.HVLKoeficient homogenity (n)

  • Je definován jako: Koeficient_homogenity
  • n nabývá hodnot 0-1, čím vyšší hodnota, tím užší svazek (tím méně rozptýleného zářaní ve svazku)
  • Typické hodnoty n pro radiodiagnostické svazky 0,7-0,9

Efektivní energie spektra

  • Je energie monoenergetického fotonového svazku záření o stejné 1.HVL jakou má daný rtg svazek

Otázka a tip pro den 5.12. z RSNA

RSNA_2013

Otázka:
Jaké jsou výhody iterativní rekonstrukce u SPECTu ve srovnání s filtrovanou zpětnou projekcí?
———————————————————–
Iterativní rekonstrukce umožňuje snížení šumu a taktéž zlepšení prostorového rozlišení. Tím je možné snížit aplikovanou aktivitu nebo zkrátit dobu náběru dat při udržení stejné kvality obrazu.

Tip od AAPM:
Nastavení automatické modulace proudu na CT se liší pro jednotlivé výrobce. Pro bezpečné a optimální nastavení je vhodná součinnost výrobce a kvalifikovaného radiologického fyzika.

Otázka pro den 4.12. z RSNA

RSNA_2013

Otázka:
Jaké metody/postupy lze použít pro snížení dávky pacientovi při skiaskopicky vedeném výkonu?
———————————————————–
Umístění pacienta tak daleko od rentgenky a tak blízko k detektoru, jak je to možné, vhodně vykolimovat pole zájmu a zvětšení použít pouze tehdy, je-li to nutné.

Otázka a tip pro den 3.12. z RSNA

RSNA_2013
Otázka:
Jaká je typická efektivní dávka pro PET vyšetření?
———————————————————–
Typická efektivní dávka pro PET vyšetření je 10 mSv, což je ekvivalent ozáření, které obdržíme za 3 roky z přírodního pozadí. Stále se zlepšující skenery a rekonstrukční algoritmy umožňují podání menšího množství radiofarmaka, a tím snížení dávky pacientovi.

Tip od AAPM:
Závažná poškození kůže v důsledku dlouhých skiaskopických výkonů se mohou objevit týdny až měsíce po výkonu v závislosti na velikosti ozáření. Brzký erytém (zčervenání) se může objevit v rozmezí několika hodin po výkonu. Více exponovaná kůže může být citlivější.

Otázka a tip pro den 2.12. z RSNA

RSNA_2013
Otázka:
Kde by měl stát člověk, nachází-li se v průběhu provádění CT skenu v téže místnosti?
———————————————————–
V rovině gantry, protože gantry a detektory absorbují většinu záření, nebo co nejdále od pacienta.

Tip od AAPM:
Maximální svítivost monitorů při popisování snímků ovlivňuje citlivost oka na kontrast a prostorové rozlišení. AAPM doporučuje maximální svítivost větší než 350 cd/m2 pro diagnostické monitory a větší než 420 cd/m2 pro mamografické monitory.