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 :)

Odkaz na článek zde.

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:

Koeficient homogenity (n)

• Je definován jako:
• 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:
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:
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:
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:
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.

Otázka:
Jak daleko by měl stát radiologický asistent od zdroje při provádění snímku na pojízdném rentgenovém systému?
———————————————————–
Alespoň 2 metry, množství záření ubývá kvadraticky s rostoucí vzdáleností.

Tip od AAPM:
Skladujte ochranné stínící zástěry zavěšené nebo rozložené horizontálně, aby nedocházelo k tvorbě trhlin v ohybech při nevhodném skladování. Integrita (celistvost) zástěry je velmi důležitá z hlediska radiační ochrany.

Základní veličinou je absorbovaná dávka D. Je definována jako podíl absorbované energie dE a hmotnosti látky dm, ve které se tato energie absorbovala.

Jednotkou veličiny absorbovaná dávka je Gy (Gray), rozměrově J/kg.

Tato veličina je čistě fyzikální veličina, která neříká nic o tom, o jaké záření se jedná ani v jakých orgánech se absorbuje.

Chceme-li zohlednit druh záření, kterým byla dávka dodána, musíme zahrnout tzv. radiační váhový faktor wR (bezrozměrná veličina). Radiační váhový faktor vyjadřuje, jak nebezpečný je daný druh záření pro lidské tělo. V radioterapii se tento faktor označuje jako radiobiologická účinnost. Některé záření, např. elektrony, ionizují velmi řídce, proto nejsou tak nebezpečné pro buňky jako např. protony, které ionizují hustěji, dokážou tedy způsobit podstatně více lokálních poškození v daném místě než elektrony. Hodnoty radiačního váhového faktoru wR se liší pro různé druhy záření a jsou následující:
Fotony, elektrony: 1
Protony: 5
Neutrony: 2-20 (v závislosti na energii)
Těžká jádr a štěpné produkty: 20

Proto dávka 1 Gy dodaná od protonů nemá stejný důsledek pro ozářené buňky jako dávka 1 Gy dodaná od elektronů. Zohlednění „efektivity“ záření je zahrnuto ve veličině ekvivalentní dávka H, která je definována jako součin radiačního váhového faktoru wR a absorbované dávky D.

Jednotkou veličiny ekvivalentní dávka je Sv (Sievert). Ačkoliv je radiační váhový faktor bezrozměrný koeficient, je jednotkou ekvivalentní dávky jiná veličina než Gy a to z toho důvodu, že veličina ekvivalentní dávka H v sobě již zahrnuje efektivitu záření.

Ekvivalentní dávka H však stále nic neříká o tom, jak citlivé jsou jednotlivé orgány, které byly ozářeny, a tedy ani to, jaké riziko plyne z daného ozáření. Chceme-li zohlednit radiosenzitivitu ozářených orgánů vzhledem k radiosenzitivitě celého těla, je potřeba zahrnout tkáňový váhový faktor wT (bezrozměrná veličina). Jednoduše proto, že ozáříme-li dávkou 1 Sv (mluvíme o ekvivalentní dávce) např. břišní oblast pacienta, neplyne z tohoto ozáření pro pacienta stejné riziko jako v případě, že dávkou 1 Sv ozáříme např. dolní končetinu. Tkáňové váhové faktory dle [1] jsou následující:

Součet všech tkáňových váhových faktorů pro celé tělo je roven 1.

Pro výpočet rizika se používá veličina efektivní dávka E, která již zohledňuje citlivost jednotlivých orgánů na záření a je definována jako součet součinů tkáňového váhového faktoru wT a ekvivalentní dávky přes všechny ozářené orgány.

Jednotkou efektivní dávky je opět Sv (Sievert). Efektivní dávka převádí lokální ozáření na ozáření celého těla z hlediska stejného množství poškození.

Souhrn:
Absorbovaná dávka říká pouze to, jaká dávka byla zářením do objemu dodána.
Ekvivalentní dávka již zohledňuje, jakým druhem záření byla dávka dodána.
Efektivní dávka zohledňuje, jakým druhem záření byla dávka dodána a taktéž relativní radiosenzitivitu orgánů, které byly ozářeny.

Použitá literatura:
[1] International Commission on Radiological Protection. ICRP Publication 103: The 2007 recommendations of the International Commission on Radiological Protection. ICRP, 2007

Pro hodnoty CTDI měřené ve velkém cylindrickém PMMA fantomu („body phantom“) o průměru 32 cm (CTDI _L) a hodnoty CTDI měřené v malém cylindrickém PMMA fantomu („head phantom“) o průměru 16 cm (CTDI_S) platí přibližně následující vztah:

CTDI_S ≈ 2*CTDI_L

CTDI_vol ∞ kV^2,6

Použitá literatura:
Huda W. CT dose. http://www.healthcare.siemens.com/computed-tomography/ct-customer-information-portal/training-and-education/ct-clinical-webinars

Často používané, ale těžké ochranné olověné stínění (jako např. ochranné zástěry) je v současné době nahrazováno stíněním lehčím. V tomto stínění s nižší hmotností je olovo buď z části nebo plně nahrazeno materiálem s nižším atomovým číslem. Jedná se buď o kombinaci olova a jiného lehčího prvku nebo jsou použity pouze lehčí prvky, jako např. cín, antimon, yttrium, měď, baryum nebo wolfram. Tato ochranná stínění mohou poskytovat dostatečnou ochranu v radiologii, ale neposkytují stejnou ochranu jako olověné stínění.

Je obecně známo, že ochrana poskytovaná bezolovnatým stíněním je výrazně závislá na kvalitě rentgenového svazku. Proto již neplatí, že pro dané stínění stačí stanovit ekvivalent olova pro jednu kvalitu svazku (v horším případě pro jeden svazek a jednu hodnotu napětí). Stínění by mělo být proměřeno pro více kvalit svazků.

Pro různé tloušťky olověného ochranného stínění bylo zjištěno, že pro vyšší kvality rtg svazků stínění o tloušťce 0,35 mm olova propustí cca 2-2,5-krát více záření než olověné stínění o tloušťce 0,50 mm.

Použitá literatura:
Jones AK, Wagner LK. On the (f)utility of measuring the lead equivalence of protective garments. Med. Phys. 40 (6), 2013

Skiagrafická rentgenová (rtg) vyšetření hrudníku představují 30-40 % z celkového počtu provedených rtg vyšetření. Efektivní dávky z těchto vyšetření tvoří 18 % kolektivní dávky [1].

CT vyšetření představují pouze asi 12 % z celkového počtu rtg vyšetření, ale tvoří 42 % kolektivní dávky [2]. Je to z toho důvodu, že při CT vyšetřeních obdrží pacienti podstatně vyšší dávky.

Příklad:
Skiagrafické vyšetření hrudníku: 0,02-0,10 mSv
CT vyšetření hrudníku: 5-7 mSv
Dávka z CT je až 350-krát vyšší než pro skiagrafické vyšetření. Rozdíl dávek se samozřejmě liší pro jednotlivá pracoviště, pro jednotlivá vyšetření a použité protokoly.

Použitá literatura:
[1] Sun, Z., Lin, C., Tyan, Y.S., Ng, K.H. Optimization of chest radiographic imaging parameters: a comparison of image quality and entrance skin dose for digital chest radiography systems. Clinical Imaging, 2012; 36:279-286
[2] International Atomic Energy Agency. Justification of medical exposure in diagnostic imaging. Proceedings series, IAEA, Vienna, 2011

Nechť má dávka na vstupu do pacienta při planárním rentgenovém (rtg) snímku (skiagrafie) hodnotu 100 %. Po průchodu pacientem se rtg svazek zeslabí, na výstupu z pacienta je pak pouze 0,1-1,0 % dávky na vstupu. Dávka na vstupu, ve středu a na výstupu z pacienta se velmi výrazně liší.

U CT je tomu jinak. Např. u CT vyšetření hlavy bylo zjištěno, že dávka na vstupu a dávka ve středu objemu jsou podobné. To má dva důvody:
1) Rtg svazek u CT je významně filtrovaný, je „tvdrší“ než v případě planárního rtg zobrazení, je odfiltrováno nízkoenergetické neužitečné záření, rtg svazek se méně absorbuje a rozptyluje než v případě rtg svazku s nižší energiií (u CT energie 100-120 keV, u planárního snímku energie 50-90 keV). Tím je distribuce dávky v objemu uniformnější.
2) Rtg svazek přichází ze všech směrů okolo pacienta, protože gantry s rentgenkou rotuje kolem pacienta, tím je vytvořena více uniformní distribuce dávky.

Uniformita dávkové distribuce u CT klesá s rostoucím objemem pacienta a také se mění v závislosti na skenovaném objemu, např. distribuce dávky je více uniformní u CT hlavy než u CT hrudníku. U CT hrudníku je dávka ve středu objemu rovna přibližně 1/3 až 1/2 dávky na periferii (povrchu). U CT hlavy je dávka ve středu objemu přibližně o 10 % nižší než na periferii.

Porovnání konkrétních dávek:

Planární rtg snímek břicha
Dávka ve středu objemu: 0,3-1,0 mGy
Dávka na povrchu: 3-6 mGy

CT sken břicha
Dávka ve středu objemu (řezu): 10-20 mGy
Dávka na povrchu (periferii): 20-40 mGy

Z výše uvedených hodnot vyplývá, že dávka na povrchu je u CT cca 10-krát vyšší než u planárního snímku, průměrná dávka je cca 100-krát vyšší u CT vyšetření než u planárního snímku.

Prostorové rozlišení CT (1,5 lp/mm) nedosahuje prostorového rozlišení systému film-fólie (8-10 lp/mm), ale velkou předností CT je rozlišení kontrastu. Aby byl systémem film-fólie rozlišitelný objekt, musí být nezi ním a okolím rozdíl aspoň 5 % v kontrastu. U CT postačuje rozdíl v kontrastu 0,5 %.

U nízko-kontrastního obrazu hraje důležitou úlohu šum. Šum je nežádoucí fluktuace signálu pixelů v odezvě na homogenní objekt. Právě šum může významně degradovat kvalitu obrazu, zvláště rozlišení kontrastu.

Prostorové rozlišení pro různé rentgenové systémy se liší v závislosti na použití daného systému. Obecně je nejlepší rozlišení požadováno v mamografii.

Prostorové rozlišení se udává počtem párů čar na milimetr. Pár čar je tvořen dvěma materiály, z nichž jeden propouští hodně záření, druhý málo. Po průchodu záření se pak tyto dva materiály zobrazí jako tmavá a světlá čárka, tvoří spolu pár čar. Počet těchto párů čar opakujících se vedle sebe (světlá, tmavá, světlá, tmavá…) na jednotku délky (nejčastěji milimetr), které je systém schopný zobrazit, udává prostorové rozlišení systému. Ukázka párů čar je na obr. 1.

Obr. 1: Ukázka párů čar

Podle toho, která skupina párů čar je ještě rozlišitelná, se určuje i prostorové rozlišení zobrazovacího systému.

Zde je přehled prostorového rozlišení pro různé (nejen) rentgenové systémy:
systém kazeta-fólie 8-10 lp/mm
CR (nepřímá digitalizace) 5-7 lp/mm
digitální radiografie (přímá digitalizace) 5 lp/mm
mamografie 15 lp/mm
skiaskopie 3 lp/mm
CT 1,5 lp/mm
ultrazvuk (ultrasonografie) 2 lp/mm
magnetická rezonance 1,5 lp/mm
gama kamera (nukleární medicína) 0,1 lp/mm

Scan field of view (SFOV)  u CT vymezuje oblast, ze které jsou nabírána data, např. SFOV=25 cm znamená, že jsou nabírána data z kruhové oblasti o průměru 25 cm se středem v izocentru (proto se pacient ukládá do centra gantry). SFOV tedy určuje, kolik detektorových prvků bude použito při náběru dat. Velikost SFOV se liší u jednotlivých skenerů. Malé SFOV (cca 25 cm) se používá pro sken hlavy, střední SFOV (35 cm) se používá pro sken hrudníku a velké SFOV (42-50 cm) se používá pro sken břicha. Některé skenery umožňují pouze dvě velikosti SFOV, malé SFOV pro hlavu a velké SFOV pro všechno ostatní.

Ochranné stínění štítné žlázy při CT vyšetření hlavy redukuje dávku na štítnou žlázu až o 45 %, proto se doporučuje používat toto stínění, zvláště pak u dětí a mladistvých.

Použitá literatura:
European Commission. Radiation Protection 136. European guidelines on radiation protection in dental radiology. The safe use of radiographs in dental practice. EC, 2004

Součástí mamografických rentgenových přístrojů je vnitřní stínění, aby nedocházelo k ozařování dalších orgánů, které nejsou v rentgenovém svazku, rozptýleným zářením ze samotného přístroje. Z toho důvodu má použití stínící zástěry při mamografickém vyšetření pouze velice malý efekt na snížení dávky z rozptýleného záření.

Každý mamografický přístroj je jednou ročně kontrolovaný, mezi kontrolované vlastnosti patří např. to, zda rentgenové záření skutečně prochází podél hrudní stěny, že nezasahuje dále do hrudníku a neozařuje tak další orgány.

Použití stínění štítné žlázy se nedoporučuje, protože jednak zhoršuje možnost nastavení správné polohy prsu a současně velmi nepříznivě ovlivňuje kvalitu snímku. V některých případech to může vést k nutnosti zopakovat mamografické vyšetření.

Použití stínící zástěry pro pokrytí břišní dutiny pacientek je obecně dobrovolné, použití se doporučuje u žen, které jsou těhotné, popř. mohly by být těhotné v době vyšetření. Výhodou stínící zástěry je, že neovlivňuje kvalitu snímku, jako tomu je v případě stínění štítné žlázy.

Použitá literatura:
American Association of Physicists in Medicine. AAPM response to use of lead aprons in mammography. 2011, http://www.aapm.org/publicgeneral/LeadApronsMammographyResponse.asp

Většina rentgenek obsahuje dvě ohniska, malé a velké. Použitím malého ohniska se zlepšuje prostorové rozlišení obrazu, protože se zmenšuje geometrický polostín, ale kvůli akumulaci tepla v menší oblasti terčíku je teplotní zatížení rentgenky vyšší. Kvůli vyššímu teplotnímu zatížení rentgenky se může stát, že některé náročnější expozice nemohou být provedeny použitím malého ohniska, ale je nutné použít ohnisko velké.

Kontinuální mód skenování na CT, kdy jsou data nabírána za současného posunu stolu s pacientam, se nazývá různě podle výrobců CT skeneru. Siemens nazývá skenování v tomto módu „spirální„, GE to nazývá skenování „helikální“ a Toshiba to nazývá skenování „izotropní„. Data jsou tedy nabíráná ve spirále, rekonstrukcí se získávají axiální řezy.