Dosi in radiologia convenzionale e digitale

Come citato nel capitolo 2, la nascita della radiologia e dell'applicazione dei raggi x in ambito medico, sbocciò con l'utilizzo della prima tecnica di imaging biomedico cioè la radiologia convenzionale analogica.

L'energia rilasciata dal fascio di raggi x all'interno del tessuto da analizzare viene espressa dalla dose assorbita.

Essa, nota la struttura di un'apparecchiatura a raggi x (ben descritta nel paragrafo 2.2) dipende dai parametri di esposizione e dalle caratteristiche tecniche dell'apparecchiatura stessa.

I parametri da cui dipende la dose assorbita sono quindi la corrente (mA) e la tensione (kV) del tubo radiogeno, la filtrazione totale, la forma d'onda e l'energia del fascio.

Inoltre modificano la quantità di dose altre caratteristiche tecniche quali la distanza fuoco pellicola, il formato della pellicola e la distanza tra tavolo radiologico e la pellicola stessa. Le dosi di radiazione prodotte da un esame radiografico possono essere espresse sia come dose efficace all'intero organismo, sia come dose assorbita da un unico organo o tessuto.

Esprimere la quantità di radiazione attraverso valori di dose efficace all'intero organismo facilita il confronto di dosi dovute ad altre sorgenti; come ad esempio il fondo naturale di radiazioni. Valori tipici di dose efficace per alcune indagini di radiologia convenzionale sono presentati nella seguente tabella

Le dosi inoltre sono funzione di una serie di fattori caratteristici del tessuto irradiato come la composizione, la densità e lo spessore.

Per esempio, l'organismo assorbe meno radiazioni quando queste attraversano l'aria presente nei polmoni, per una radiografia del torace, che quando attraversano i tessuti dell'addome.

Per questa ragione la radiografia al torace è l'indagine radiografica caratterizzata da minor valore di dose e può essere utilizzata come termine di paragone per tutte le altre procedure diagnostiche.

Illustrazione 42: Dosi efficaci tipiche per esposizioni di diagnosi medica in U.K. negli anni 1990

Nella tabella si riporta una relazione tra le più comuni indagini radiologiche e quanti radiografie toraciche ad esse equivalgono. Si può analizzare inoltre il livello di dose sul paziente come dose assorbita da un unico tessuto; la dose ricevuta infatti varia in maniera estremamente ampia su tutto il corpo.

Il tessuto direttamente interessato dal fascio primario della radiazione è la cute ed è quindi questo a ricevere il massimo contributo di dose.

La dose incidente sulla cute del paziente fornisce un'indicazione sulla massima dose ricevuta dai tessuti; i valori osservati vanno da circa 100mGy a circa 1Gy; essa viene classificata in tre categorie:

1. dose cutanea elevata: tra 20mGy fino ad oltre 500mGy. Rientrano in questa categoria esami come torace completo, pelvi, colonna lombo-sacrale e colonna lombare.

2. dose cutanea intermedia: tra 4mGy e 20mGy. Fanno parte di questa categoria esami come cranio, colonna cervicale, colonna dorsale, addome, urografia, clavicola, spalla, anca e femore superiore.

3. dose cutanea bassa: inferiore a 4mGy. Questa categoria

Illustrazione 43: Dosi efficaci relative ad alcune tra le indagini con radiazioni ionizzanti più frequentemente effettuate in radiologia diagnostica convenzionale (NRPB-1990)

comprende gli esami delle estremità inferiori e superiori, nonché della parte inferiore del femore.

La conoscenza della dose assorbita dalla cute o del Kerma in aria alla distanza fuoco-pelle FSD (Focus Skin Distance) consente di risalire, con una metodica messa a punto dalla International Commission on Radiological Protection, alla dose ricevuta ai vari organi di un paziente sottoposto a indagine radiologica.

Per il calcolo di quest'ultima, la procedura ICRP necessita della conoscenza dei parametri di esposizione e delle caratteristiche tecniche dell'apparecchiatura utilizzata, del tipo di esame, della proiezione radiologica e del sesso e età del paziente sottoposto ad esposizione.

La tabella seguente mostra le dosi ricevute nei più comuni esami radiologici in vari organi protezionisticamente significativi.

Illustrazione 44: Dosi ricevute nei più comuni esami radiografici in vari organi protezionisticamente significativi, secondo calcoli per un fantoccio antropomorfo di 70 Kg (dati tratti da ICPR82b)

Nel corso degli anni l'evoluzione della tecnologia ha consentito la completa digitalizzazione della radiologia convenzionale quindi l'adozione di tipologie di detettori differenti dalla lastra fotografica; quali Imaging Plate (IP) e Flat Panel Detector (FPD). La radiografia digitale presenta numerosi vantaggi tra i quali la possibilità di modificare le proprietà dell'immagine dopo l'acquisizione (post-processing), la trasmissione delle immagini via rete e la facilità di archiviazione.

La digitalizzazione della radiologia convenzionale ha consentito una netta diminuzione della durata del singolo esame quindi minori tempi di esposizione che corrispondono a una significativa riduzione della dose di radiazione al paziente.

La sensibilità dei detettori digitali alla radiazione x inoltre, può dar luogo ad una riduzione della dose maggiore del 50%.

L'introduzione dei sistemi digitali è stata inoltre motivata dal loro ampio range dinamico cioè dalla possibilità di ottenere una risposta utilizzabile in campo medico per una più ampia variazione della dose.

Per le piastre fotostimolabili e per i flat panel ho risposta utilizzabile per un range di dose da 1 a 10000 mentre nei sistemi a pellicola esso scende ad una variazione della dose da 1 a 30.

Questo consente di evitare la necessità di dover ripetere l'esposizione.

Le tecniche radiografiche nei sistemi digitali devono essere tarate per fornire la minima dose al paziente compatibilmente con un rapporto segnale-rumore sufficiente per produrre un' immagine di qualità, che soddisfi lo scopo dell'esame.

A tal fine bisogna sempre evitare una sovraesposizione in quanto essa aumenterebbe la dose al paziente migliorando inutilmente la qualità dell'immagine rispetto allo scopo diagnostico prefissato; ma, allo stesso modo, è da evitare una sottoesposizione che provocherebbe una diminuzione del rapporto segnale-rumore con conseguente perdita di informazione.

Tuttavia vi è una tendenza a incrementare la dose somministrata poiché la qualità dell'immagine dei sistemi digitali può essere migliorata riducente il rumore.

Un ulteriore tendenza è quella di aumentare il numero di riprese radiografiche vista la loro semplice acquisizione.

In conclusione, per non aumentare la dose al paziente con i sistemi digitali è necessario produrre una immagine adeguata allo scopo clinico e non di qualità superiore.