05. Управление дозой облучения пациента
advertisement
МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Управление дозами облучения пациентов Лекция 5a Правильно или нет? 1. Как правило около 40% рентгеновского излучения проникает через тело пациента и участвует в формирование изображения. 2. При проведении катетеризации сердца тучного пациента врач получает большую дозу рассеянного излучения, по сравнению с обследованием худого человека. 3. Доза облучения пациента от коронарной ангиографии выше при использовании ПЗ (передне-задней) проекции, по сравнению с проекцией LAO (косой лево-передней) с краниальным наклоном Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 2 МАГАТЭ Цели обучения 1. Понять различные факторы, влияющие на дозы облучения пациентов 2. Понять какова роль оператора в управлении дозами облучения пациентов 3. Как можно управлять дозами облучения пациентов, контролируя условия проведения процедур и эксплуатационные параметры оборудования Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 3 МАГАТЭ МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Формирование рентгеновского изображения Определяет энергию электронов энергию рентгеновских фотонов Рентгеновский генератор Рентгеновская трубка определяет число электронов число рентгеновских фотонов Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 5 МАГАТЭ X-ray tube Рентгеновская трубка Радиационная защита в кардиологии Фотоны, которые входят в человеческое тело, либо проходят через него без взаимодействия, либо поглощаются, либо рассеиваются Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 6 МАГАТЭ Чтобы получилось изображение, часть рентгеновских лучей должна провзаимодействовать с тканями, а другая полностью пройти сквозь пациента. (3) За телом пациента выходит неоднородный пучок; эта картина неоднородности и формирует изображение объекта (2) Рентгеновские лучи взаимодействуют с тканями, делая пучок неоднородным (1) пространственно однородный пучок входит в тело пациента Воспроизводится с разрешением Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX 2004. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 7 МАГАТЭ Контраст изображения Прозрачный Нет изображения объекта Радиационная защита в кардиологии Модулированный Генерируется изображение обекта Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Непрозрачный Силуэт объекта; без детальности 8 МАГАТЭ Доза во входной плоскости приемника изображения и доза облучения пациента • Доза во входной плоскости приемника изображения • Доза рентгеновского излучения, входящая в приемник • Вносит вклад в качество изображения, и поэтому должна быть как можно выше. • Значительно ниже, чем доза облучения пациента (~ 1% от дозы облучения пациента) Доза на приемнике • Доза облучения пациента • Доза рентгеновского излучения, поглощенная в теле пациента Доза облучения пациента • Вредна для пациента и для персонала из-за рассеянного излучения. • Таким образом, доза облучения пациента должна быть как можно более низкой Рентгеновская трубка Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 9 МАГАТЭ Поскольку при формировании изображения излучение взаимодействует с тканями по-разному, интенсивность пучка, на входе в тело пациента, должна быть гораздо больше, чем требуется на выходе. Только небольшой процент излучения (~ 1%) выходит из тела пациента и формирует изображение Рентгеновские лучи взаимодействуют с тканями, вызывая биологические изменения Излучение, входящее в пациента обычно ~ 100 раз интенсивнее, чем на выходе пучка Reproduced with permission from Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX 2004. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 10 МАГАТЭ Вывод: Кожа и поверхностные ткани получают самую высокую дозу облучения и подвержены самому большому риску повреждений Только небольшой процент излучения (~ 1%) выходит из тела пациента и формирует изображение Рентгеновские лучи взаимодействуют с тканями, вызывая биологические изменения Излучение, входящее в пациент обычно ~ 100 раз интенсивнее, чем на выходе пучка Reproduced with permission from Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX 2004. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 11 МАГАТЭ МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Факторы, влияющие на дозу облучения Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Факторы, влияющие на дозу облучения пациента • Факторы, связанные с пациентом • Факторы, связанные с оборудованием • Факторы, связанные с процедурой Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 13 МАГАТЭ Факторы, влияющие на дозу облучения пациента • Факторы, связанные с пациентом • Вес и телосложение пациента Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 14 МАГАТЭ Факторы, влияющие на дозу облучения пациента • Факторы, связанные с оборудованием • Возможности движения С-дуги, рентгеновского источника и приемника изображения • Размер поля излучения • Позиция коллиматоров • Фильтрация излучения • Скорость съемки (частота кадров в секунду) при рентгенографии и импульсной рентгеноскопии • Мощность дозы при скопии и графии • Автоматический контроль мощности дозы, включая управление энергией пучка • Энергетический спектр рентгеновских фотонов • Графические фильтры для формирования изображения • Профилактическое обслуживание и калибровка • Контроль качества Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 15 МАГАТЭ Факторы, влияющие на дозу облучения пациента • Факторы, связанные с процедурой • Позиционирование приемника изображения и рентгеновского источника по отношению к пациенту • Ориентация пучка (проекция) и перемещения • Коллимация • Физико-технические параметры проведения рентгеноскопии и рентгенографии • Скорость импульсной рентгеноскопии • Скорость съемки при рентгенографии • Общее время рентгеноскопии • Общее время записи изображений Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 16 МАГАТЭ Обработка изображений и дисплей Приемник изображения Автоматический контроль мощности дозы Оператор Пациент Педаль Электрический стабилизатор Рентгеновская трубка Управление оператором Первичное управление Управление питанием Высоковольтный трансформатор Схема генератора и обратной связи Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 17 МАГАТЭ Факторы, влияющие на дозу облучения пациента • Факторы, связанные с пациентом • Вес и телосложение пациента Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 18 МАГАТЭ Факторы, влияющие на проникающую способность излучения объект Рентгеновские фотоны ОСЛАБЛЕНИЕ ПРОНИКНОВЕНИЕ Энергия фотонов Толщина Плотность Атомный номер Z Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 19 МАГАТЭ Вес и телосложение пациента Большие массы ткани поглощают больше радиации, следовательно, гораздо больше излучения должно быть использовано для того, чтобы просветить полного пациента. Риск кожных повреждений больше у полных пациентов! [ESD = Входная кожная доза] 15 cм 20 cм 25 cм ESD = 1 единица ESD = 2-3 единиц ESD = 4-6 единиц Пример: 2 Гр Пример: 4-6 Гр Пример: 8-12 Гр Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 30 cм ESD = 8-12 единиц Пример: 16-24 Гр 20 МАГАТЭ Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 21 МАГАТЭ Масса ткани и ориентация пучка Большие массы ткани поглощают больше радиации, следовательно, гораздо больше излучения должно быть использовано при больших углах наклона пучка. Риск кожных повреждений больше при использовании больших углов А что же тогда происходит при использовании краниального наклона?.. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 22 МАГАТЭ Тучный пациент в наклонной геометрии по сравнению с худым пациентом в ПЗ геометрии 100 cм 40 cм Мощность дозы: 20 – 40 мГрt/мин 80 cм Мощность дозы: ~250 мГр/мин 100 cм 50 cм Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 23 МАГАТЭ Изменение мощности дозы в зависимости от проекции (измерения с антропоморфным фантомом стандартного размера) Проекция Мощность дозы при скопии (Р/мин) Мощность дозы при графии (Р/мин) Cusma JACC 1999 Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов МАГАТЭ Лишние (необследуемые) части тела и ткани в прямом пучке излучения Reproduced with permission from Vañó et al, Brit J Radiol 1998, 71, 510-516 Reproduced from Wagner – Archer, Minimizing Risks from Fluoroscopic X Rays, 3rd ed, Houston, TX, R. M. Partnership, 2000 Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 25 МАГАТЭ Wagner and Archer. Minimizing Risks from Fluoroscopic X Rays. Через 3 недели Через 6.5 месяцев После хирургии Во время абляции рука пациента была в прямом пучке излучения близко к источнику, разделительный конус был удален. Около 20 минут рентгеноскопии. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 26 МАГАТЭ Большая проблема! Позиционирование рук важное и не простое дело! Выводы: 1. Мощность увеличивается из-за попадания руки в прямой пучок. 2. Рука получает большую мощность дозы, потому что находится близко к источнику. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 27 МАГАТЭ Примеры повреждений молочной железы при облучении её прямым пучком Reproduced with permission from MacKenzie, Brit J Ca 1965; 19, 1 - 8 Reproduced with permission from Granel et al, Ann Dermatol Venereol 1998; 125; 405 - 407 Reproduced with permission from Vañó, Br J Radiol 1998; 71, 510 - 516. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 28 МАГАТЭ Итого: • Необследуемые части тела, особенно руки и женская грудь, должны находиться вне прямого пучка. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 29 МАГАТЭ Факторы, влияющие на дозу облучения пациента • Факторы, связанные с оборудованием • Возможности движения С-дуги, рентгеновского источника и приемника изображения • Размер поля излучения • Позиция коллиматоров • Фильтрация излучения • Скорость съемки (частота кадров в секунду) при рентгенографии и импульсной рентгеноскопии • Мощность дозы при скопии и графии • Автоматический контроль мощности дозы с возможностью управления энергией пучка • Энергетический спектр рентгеновских фотонов • Графические фильтры для формирования изображения • Профилактическое обслуживание и калибровка • Контроль качества Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 30 МАГАТЭ Со временем характеристики приемника изображения ухудшаются Обработка изображений и дисплей Приемник изображения Автоматический контроль мощности дозы Оператор Пациент Педаль Электрический стабилизатор Рентгеновская трубка Управляется оператором Первичное управление Радиационная защита в кардиологии Управление питанием Высоковольтный трансформатор Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 31 МАГАТЭ Обработка изображений и дисплей Приемник изображения Автоматический контроль мощности дозы Оператор Пациент Педаль Электрический стабилизатор Рентгеновская трубка Управляется оператором Первичное управление Управление питанием Высоковольтный трансформатор Обратная связь приемника изображения с генератором модулирует радиационный выход так, чтобы получить соответствующую проникающую способность рентгеновского МАГАТЭ 32 Радиационная защита в кардиологии пучка и необходимую яркость изображения МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Входное поле приемника изображения Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Подбор оборудования Ангиографическое оборудование с различными размерами входного поля 9-inch (23 cm) 12-inch (32 см) • Специализированный УРИ (с меньшим размером поля, 23-25см) является более рациональным с точки зрения формирования дозы, чем универсальный УРИ для кардиологических и периферийных интервенций • Большой размер поля УРИ ограничивает наклоны (трудно получить большие сагиттальные наклоны) Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 34 МАГАТЭ Зависимость мощности дозы от размера активного поля приемника изображения или степени цифрового увеличения Как правило, при использовании УРИ, дозa РАСТЕТ с увеличением степени электронного усиления изображения. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 35 МАГАТЭ УРИ ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ВХОДНОЙ ДОЗЫ Активное поле Радиационная защита в кардиологии 12" (32 cm) 100 9" (22 cm) 200 6" (16 cm) 300 4.5" (11 cm) 400 Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 36 МАГАТЭ • Как будет меняться входная мощность дозы облучения пациента с изменением активного поля входного экрана УРИ зависит от конструкции аппарата и должно быть проверено медицинским физиком, для дальнейшего корректного использования функции цифрового увеличения во время процедур. • Типичное правило: использовать наименьшее увеличение, необходимое для процедуры (но это правило подходит не для всех аппаратов). Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 37 МАГАТЭ МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Энергия пучка, фильтры и напряжение Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Контраст изображения Прозрачный Нет изображения объекта Радиационная защита в кардиологии Модулированный Генерируется изображение обекта Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Непрозрачный Силуэт объекта; без детальности 39 МАГАТЭ ПРОНИКАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ через пациента СНИЖАЕТ ДОЗУ через объект исслед. СНИЖАЕТ КОНТРАСТ ПРИЕМНИК ИЗОБРАЖЕНИЯ Влияние проникающей способности рентгеновского излучения на контраст и дозу Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 40 МАГАТЭ Как правило, каждый рентгеновский аппарат генерирует Энергия пучка: диапазон энергий. Чем выше энергия фотонов тем меньше ослабление в тканях 1 Relative intensity 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Photon Energy (keV) Низкоэнергетические фотоны: высокий Фотоны средней энергии: высокий контраст изображения, и высокая доза в коже контраст для йода и умеренная доза в коже Радиационная защита в кардиологии Высокоэнергетические фотоны: плохой контраст изображения, но низкая доза в коже Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 41 МАГАТЭ Энергия пучка: Цель заключается в формировании энергетического спектра для достижения лучшего контраста при низкой дозе. Улучшенный спектр, получается путем добавления фильтра из 0,2 мм меди (изображен прерывистой линией) 1 Relative intensity 0.8 Низкоконтрастные высокоэнергетические фотоны уменьшаются понижением напряжения 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Photon Energy (keV) Фильтрация снижает количество проникающих низкоэнергетических фотонов Радиационная защита в кардиологии Фотоны средней энергии остаются для получения лучшего компромисса между качеством изображения и дозой Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 42 МАГАТЭ Пиковое значение напряжения Пиковое значение напряжения определяет Энергия пучка: высокоэнергетическую часть спектра и, как правило, регулируется системой в соответствии с размером пациента и необходимым изображением: 1 Relative intensity 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Photon Energy (keV) Reproduced with permission from Wagner LK, Houston, TX 2004. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 43 МАГАТЭ Число фотонов Сравнение энергетических спектров фотонов, генерированных при различных значениях напряжения Энергия фотонов (кэВ) (from The Physical Principles of Medical Imagings, 2Ed, Perry Sprawls) Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 44 МАГАТЭ Фильтрация Энергия пучка:Фильтрация изменяет низкоэнергетическую часть спектра. Некоторые системы имеют фиксированный фильтр, который не регулируется, другие оснащены набором фильтров, которые используются в разных режимах получения изображения. Относительная Relativeинтенсивность intensity 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Photon Energy Энергия фотонов (кэВ) (keV) Радиационная защита в кардиологии Reproduced with permission from Wagner LK, Houston, TX 2004.45 Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов МАГАТЭ Роль фильтра Число фотонов без фильтра фильтр 1 мм фильтр 3 мм Энергия фотонов (кэВ) Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 46 МАГАТЭ Фильтрация - возможный недостаток (1) Преимущества - они могут уменьшить кожную дозу в 2 и более раз. Фильтры: (2) Недостатки - они уменьшают общую интенсивность пучка и требуют рентгеновских трубок большой производительности и с большим радиационным выходом Энергетический спектр перед и за фильтром толщиной 0,2 мм Cu. Обратите внимание на снижение интенсивности и изменение энергии. Чтобы обеспечить необходимую интенсивность трубки , нужно увеличить ток через трубку. 1 Relative intensity 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Photon Energy (keV) Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 47 МАГАТЭ Фильтрация - потенциальный недостаток Если фильтр слишком уменьшает интенсивность, то качество изображения ухудшается, как правило, в виде уменьшения динамической резкости изображения или чрезмерного шума. Вывод: Для оптимального использования фильтров, аппарат должен обеспечивать достаточную интенсивность излучения, с фильтрами переменной толщины, в зависимости от размеров пациента и от задач визуализации. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 48 МАГАТЭ Связь дозы и шума 2 µR за снимок Радиационная защита в кардиологии 15 µR за снимок Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 24 µR за снимок 49 МАГАТЭ Эффективная доза и управление качеством изображения • Достижение значительного снижения дозы облучения при поддержании качества изображения на том же уровне Доза облучения пациента 14 [сГр/мин] Без доп. фильтрации 10 эквив. 0.2 мм Сu -50% 6 эквив. 0.5 мм Cu 2 30cм воды 0.25 0.5 0.75 То же качество изображения Радиационная защита в кардиологии 1 Доза на приемнике [мкГр/с] Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 50 МАГАТЭ Правильно или нет? 1. Чем выше напряжение трубки, тем выше энергия рентгеновских фотонов, и больше контрастность изображения. 2. При проведении ангиографии с УРИ, всегда лучше использовать самую большую степень электронного усиления поля, потому что можно визуализировать больше деталей. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 51 МАГАТЭ Правильно или нет? 3. Для избежания лучевых поражений у пациента, и для облегчения движения С-дуги, целесообразно держать приемник изображения на максимальном расстоянии от пациента 4. Пациент с тяжелым многососудистым поражением коронарных артерий направлен на ангиопластику. Проведение пластики всех стенозов за одну процедуру увеличивает риск детерминированных лучевых поражений. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 52 МАГАТЭ Правильно или нет? 5. Рассеянное излучение не оказывает влияния на качество изображения. 6. Ангиографический стол должен быть как можно ближе к рентгеновской трубке. 7. Сохранение интенсивности излучения и снижение частоты импульсной скопии от 30 до 15 имп/сек позволит сократить дозу облучения пациента на 50%. Радиационная защита в кардиологии Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов 53 МАГАТЭ
