4.1 Il nostro studio
Sono stati arruolati 20 pazienti asintomatici (10 maschi e 10 femmine) con età media di 55 anni (range 31-78 e DS ± 14). I pazienti si sono sottoposti all’esame di colonscopia virtuale a scopo di screening per CCR.
I criteri di inclusione sono stati: -età superiore a 50 aa.
-familiarità per carcinoma del colon-retto. -pregressa polipectomia.
I criteri di esclusione sono stati:
-lo stato reale o presunto di gravidanza.
-la presenza di malattia infiammatoria colica in fase acuta.
Nei tre giorni precedenti l’esame, i pazienti hanno seguito una dieta priva di fibre evitando pane, pasta, riso, frutta e verdure e hanno assunto un blando lassativo, PEG macrogol 3350 (Movicol®, NORGINE ITALIA Srl) come catartico per ottenere la pulizia colica.
In dettaglio, ai pazienti era stato chiesto di assumere 13.8 gr di PEG diluito in un bicchiere d’acqua per ciascuno dei 6 pasti principali iniziando 48 ore prima della CTC.
L’esame di colonscopia virtuale è stato eseguito con la tecnica di fluid tagging, ossia di marcatura fluida, per ottenere la quale, tre ore prima dell’esecuzione dell’esame, ad ogni paziente è stato somministrato via orale 50 ml mezzo di contrasto iodato ionico (Iopamidol; Gastrografin®; Bracco Diagnostics) con una concentrazione di Iodio di 370 mg/mL diluito in 500ml di acqua.
Appena prima dell’esame TC, al fine di minimizzare la peristalsi intestinale e di ridurre lo spasmo colico, è stato somministrato un agente spasmolitico endovena Hyoscine-N-butylbromide (20 mg, Buscopan®; Boehringer Ingelheim, Ingelheim, Germany), in assenza di controindicazioni (es: ipertrofia prostatica, aritmie cardiache o glaucoma). La distensione intestinale è stata ottenuta insufflando, attraverso un apposito dispositivo (PROTOCO2L Colon Insufflator System; E-Z-EM, NY,USA) circa 3 litri di anidride carbonica. Una volta ottenuta una adeguata distensione colica, valutata acquisendo uno scanogramma in proiezioni AP e LL si è proceduto all’acquisizione.
L’esame è stato eseguito con TC a 64 strati (LightSpeed VCT; GE Healthcare Technologies, Milwaukee, Wis ).
1.25 mm, spessore di strato di 0.6 mm, pitch 1,37 e 120 kV.
Per quanto riguarda i mA sono stati utilizzati un protocollo a bassa dose con corrente fissa di 50 mA oppure un sistema di automated current selection tra 20 e 80 mA utilizzando il noise index (sistema delle GE utilizzato per indicare la qualità dell’immagine richiesta, come precedentemente spiegato); solo in 2 su 20 casi è stato utilizzato un valore di 80 mA a causa delle caratteristiche fisiche dei pazienti.
Le acquisizioni TC sono state eseguite in decubito supino e prono.
Le immagini TC sono state trasferite su due workstation dedicate (CADCOLON; IM3D, Torino, Italia e XELIS-COLON; INFINITT, Seoul, Korea) con la possibilità di visualizzare le immagini native sia in 2D che in 3D.
Due radiologi esperti nella lettura di esami di colonscopia virtuale hanno analizzato i datasets e hanno ritenuto la qualità degli esami buona in 14/20 casi e ottima in 6/20 casi. Tutti gli esami sono stati successivamente validati e refertati.
Figura 11: Caso GG1 (ACS 20-80 mA); visione 2D in sezione sagittale di un
polipo di 11 mm del colon discendente
Figura 12: visualizzazione endoscopica dello stesso polipo di figura 10,
circondato dai fluidi marcati ottenuta col software XELIS-COLON; INFINITT, Seoul ,Korea
Figura 13: Caso MD (50 mA) visualizzazione 2D di un polipo di 7 mm del sigma
Per quanto riguarda lo studio di dose, i dati e le immagini degli esami selezionati sono stati portati, sotto forma di file DICOM, a esperti della Fisica Sanitaria e Dosimetria Clinica che hanno in un primo momento determinato i parametri di lavoro usati, e poi hanno utilizzato i dati di dosimetria sul fantoccio in plastica per stimare la dose al paziente.
Le valutazioni dosimetriche sono basate sulle misure in fantoccio effettuate in relazione al programma di “Quality Assurance” mantenuto dal Servizio di Fisica Sanitaria.
In particolare per la TC le misure di dose sono effettuate a partire da un fantoccio di plastica di 32 cm di diametro e lungo 16 cm che ha 5 alloggiamenti per le camere di rilevazione, uno al centro e 4 in periferia.
Figura 15: Fantoccio
Per quanto riguarda la dose effettiva, ne sono stati stimati i valori moltiplicando il valore DLP per l’appropriato coefficiente normalizzato
delle linee-guida europee per la TC ( 0,015 mSv x mGy-1 x cm-1 per la TC addominale).
I dati ottenuti durante l’esame di colonscopia virtuale sono stati comparati con quelli misurati in corso di clisma a doppio contrasto.
Per questo scopo sono stati arruolati 15 pazienti di corporatura media (6 maschi e 9 femmine) con età media di 57 anni (range 48-70 e DS ± 12) che si sono sottoposti all’indagine di clisma opaco a doppio contrasto. L’apparecchio radiologico impiegato per il clisma doppio contrasto è stato l’ortoclinoscopio MTX20E ItalRay (Sala Diagnostica 1 - UO Radiodiagnostica 1).
E’ stato utilizzato il seguente protocollo di acquisizione
:
-
tensione di lavoro 80 kVolt (Half Value Layer =3.3 mm di Al; questo valore indica lo strato di materiale richiesto per ridurre lintensità del fascio di raggi X alla metà);-
distanza di lavoro SFD=110 cm alla superficie del paziente;-
apertura del campo 20x20 cm2.L’analisi dei dati di lavoro ha permesso di determinare i valori medi di dose assorbita e la distribuzione di dose in un fantoccio acqua –equivalente.
distribuzione percentuale di dose in profondità 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 110.00 120.00 130.00 140.00
distanza dal fuoco (cm)
% dose
Figura 16
È stata determinata inoltre la dipendenza della dose in ingresso al fantoccio dai parametri di lavoro (kVolt e mA, tempo di esposizione). Analizzando i dati di lavoro della serie di sequenze standard impiegate (Antaras modificato) si sono determinati i valori medi di dose in ingresso riportati in tabella:
proiezione kV mAs dose ingr. (mGy)
diretta 75 24 1.616 pieno riemp. 75 24 1.616 caudo-cran. 89 40 3.794 L-L 89 40 3.794 retto (L-L) 100 50 5.987 PA 75 24 1.616 Cranio-caud. 97 40 4.506 Cieco (X2) 75 24 1.616 AP orto 75 24 1.616 Flessure 82 24 1.932 Tabella 3
La formula utilizzata per calcolare la dose in ingresso è:
ESD= ESAK x BSF x [µen/ρ]wa
Dove ESAK è l’Entrance Surface Air Kerma; BSF è il fattore di backscattering che si assume pari a 1,35 e il parametro [µen/ρ]wa è il
coefficiente di assorbimento energetico relativo tra acqua e aria che è pari a 1,024.
Quindi la precedente espressione si può anche scrivere:
ESD=ESAK x 1,38
L’ESAK si ottiene a partire da una formula empirica ricavata dall’analisi dei dati misurati in occasione dei controlli di qualità:
ESAK= α x mAs x kVp2 x (d/DFP)2
Dove (d/DFP)2 esprime al numeratore la distanza in cm alla quale è stato misurato il parametro α e al denominatore la distanza fuoco-paziente. α è una funzione debolmente dipendente dal valore dei kV, specifica per ogni apparecchiatura diagnostica, avente dimensioni di mGy mAs-1 kV-2. In definitiva il valore di ESD, espresso in mGy, si ottiene moltiplicando la funzione α per i mAs, per il quadrato del kilovoltaggio, per (d/DFP)2 e il
fattore 1,38. In conclusione si può scrivere la ESD come segue:
ESD= α x mAs x kVp2 x (d/DFP)2 x 1,38
A queste grafie si aggiunge un tempo complessivo medio di scopia per esame pari a 6 minuti, a 80 kVolt e 2 mA.
Allo scopo di stimare le dosi medie agli organi del distretto toraco- addominale esposti all’irradiazione, è stata effettuata una simulazione numerica su un modello semplificato di paziente medio, che consiste in un cilindro a sezione ellittica avente uno spessore AP pari a 25 cm e uno spessore LL pari a 35 cm lungo tutta la sezione irradiata.
La distribuzione di dose in profondità nel paziente è stata calcolata in tutta la sezione (e in particolare vedi figura a pagina seguente per il midollo spinale, il colon, la cute e i reni) a partire dai dati misurati.
Le dosi stimate sono le seguenti:
Tabella 4
Dose equival. per organo Dose media
all'addome= 34.289 mGy N.A. Dose media al colon= 26.096 mGy 3.131 mSv Dose media al midollo sp= 43.582 mGy 0.218 mSv Dose media ai reni= 26.137 mGy 0.131 mSv dose media gonadi= 2 mGy 0.400 mSv dose media stomaco= 0.925 mGy 0.111 mSv dose media mid
rosso= 0.620 mGy 0.074 mSv dose media
pelle= 1.215 mGy 0.012 mSv dose media
fegato= 0.925 mGY 0.046 mSv altri tessuti= 0.000 mGy 0 mSv
I fattori di peso utilizzati per convertire la dose media all’organo a dose equivalente sono quelli riportati dall’NCRP e dal D.Lgs 241/2000
fattori peso (mSv/mGy)
gonadi 0.2 midollo rosso 0.12 colon 0.12 polmone 0.12 stomaco 0.12 mammella 0.05 fegato 0.05 esofago 0.05 tiroide 0.05 pelle 0.01 osso cortic 0.01 altri tessuti 0.005 Tabella 5
4.2 Risultati
I dati ottenuti per la colonscopia TC sono i seguenti:
Paz. FOV serien. n.immagini mA t (s) (cm)L CTDIw(mGy)
per serie DLPcm) totalevol(mGy algoritmo
FE 30 2 865 50 0,5 108,1 1,5 154 no MR 30 2 699 50 0,5 87,38 1,5 150,2 no DM1 30 2 608 50 0,5 76 1,5 133,2 no MD 30 2 728 50 0,5 91 1,5 155,7 no NM 30 2 624 50 0,5 78 1,5 136,2 no MV 30 2 672 50 0,5 84 1,5 159 no ML1 30 2 721 50 0,5 90,13 1,5 144,2 no SN 38 2 692 80 0,5 86,5 2,4 242 no ML2 30 2 720 50 0,5 90,11 1,5 154,4 no FE 36 2 596 20-80 0,5 74,5 2,1 182,21 n.i. 50 LF 38 2 704 20-80 0,5 88 2,39 241,41 n.i. 50 SM 40 2 660 20-80 0,5 82,5 2,4 228,99 n.i. 50 PC 38 2 624 20-80 0,5 78 2,39 217,49 n.i. 50 GG1 36 2 497 20-80 0,5 62,13 2,9 146,26 n.i. 50 BP 36 2 672 50 0,5 84 1,5 145,19 no SA 34,6 2 668 50 0,5 83,5 1,5 144,44 no GG2 36 2 681 50 0,5 85,13 1,5 146,88 no SN 34,9 2 579 50 0,5 72,38 1,5 127,73 no DM2 34,1 2 602 50 0,5 75,25 1,5 133,17 no RM 30 2 580 80 0,5 72,5 2,4 205,26 no Tabella 6
-In tabella 6 sono riportate le iniziali dei pazienti, il FOV (field of view è una grandezza che indica l’estensione dell’area esaminata), il numero delle serie, il numero di immagini, il valore di corrente impiegato, il tempo di rotazionde del gantry, il CTDIw, il DLPvol, e il valore di noise
index fissato nei casi in cui è stato impiegato l’algoritmo di selezione automatica della corrente.
Se ne ricava un CTDI w medio di 3,5 mGy che è in correlazione lineare
con il valore di corrente:
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 40 50 60 70 80 90 mA CTDIw Series1 Series2 Figura 18
I valori ottenuti per la dose effettiva sono i seguenti: 2, 31 mSv 3,66 mSv 2,25 mSv 3,43 mSv 2,00 mSv 3,26 mSv 2,33 mSv 2,19 mSv 2,04 mSv 2,17 mSv 2,38 mSv 2,17 mSv 2,16 mSv 2,20 mSv 3,63 mSv 1,91 mSv 2,31 mSv 1,99 mSv 2,73 mSv 3,07 mSv
Da questi valori si ottiene un valore medio di dose assorbita di 2,5 mSv (range 1,91- 3,66)
Per quanto riguarda il clisma doppio contrasto, nelle condizioni di lavoro descritte, la dose di ingresso al paziente per l’esame in radioscopia è risultato pari a 0.185 mGy/s = 11.1 mGy/min alla DFP=110 cm. Considerato che la superficie del campo di radiazione è pari a 490 cm2, il prodotto Dose-Area (DAP) per la radioscopia è pari a 27.0 Gy cm2. Aggiungendo la dose in ingresso calcolata per ogni singola radiografia, abbiamo che durante l’esame, la dose totale in ingresso al paziente è pari a 83.2 mGy.
La dose efficace, calcolata a partire dai valori riportati dall’NCRP e dal D.Lgs 241/2000 per ogni organo, vale in definitiva 4.12 mSv.
5. Discussione
I dati ottenuti dal nostro studio ci permettono di considerare il raggiungimento dell’obiettivo della riduzione della dose in corso di colonscopia virtuale e di confrontare i nostri risultati con i dati internazionali.
La radiologia Diagnostica e Interventistica dell’Università di Pisa è uno degli istituti inclusi sia nello studio di Jensch et al del 2005 sia nello studio di Liedenbaum et al del 2007.
Nel 2005 si utilizzava uno scanner TC a 4 strati (GE Light Speed Plus), ed i parametri utilizzati erano:
Collimazione del fascio 4x1,25 mm Rotation time 0,5 sec
Pitch 1,5
Corrente del tubo 220 mA
La dose effettiva totale calcolata per mezzo dell’ ImPaCT Patient Dosimetry Calculator era risultata di 8,1 mSv
Nel 2007 si utilizzava lo stesso scanner TC ma i parametri utilizzati erano i seguenti:
Collimazione del fascio 4 x1,25 mm Rotation time 0,5 sec
Pitch 1,5
Corrente del tubo 50 mA
La dose effettiva totale calcolata per questo protocollo era di 3,3 mSv per mezzo dell’ ImPaCT Patient Dosimetry Calculator ( 1,7 mSv per la scansione supina e 1,7 mSv per la scansione prona).
diminuzione della dose al paziente, e, se confrontato col valore medio di 5,7 mSv riportato in ambito internazionale da Liedenbaum et al è particolarmente incoraggiante, in quanto conferma che a Pisa si è recepita la necessità di risparmiare dose al paziente e si utilizzano protocolli dose- efficienti. 8,1 5,7 3,3 2,5 0 2 4 6 8 10 mSv dose effettiva
Dose effettiva
Pisa 2005 Liedenbaum et al. 2007 Pisa 2007 Pisa 2008 Figura 19Il valore di 2,5 mSv comporterebbe, stando al rischio stimato dall’International Commission on Radiological Protection del 2,5% per Sievert per un uomo di 50 aa, un rischio dello 0,006% di sviluppare un cancro mortale in seguito all’esposizione a radiazioni, rischio che diminuisce ulteriormente con l’avanzare dell’età del paziente.
E’ comunque necessario precisare alcune differenze tra il presente studio e le ricerche internzaionali appena citate:
partire da un pool di pazienti, comprendendo anche i casi nei quali si è ritenuto più opportuno adottare valori di corrente del tubo superiori rispetto allo standard, mentre gli studi di Liedenbaum e Jensch prendevano in considerazione i protocolli correnti di ogni singolo istituto e calcolavano a partire da questi parametri la dose assorbita dal paziente medio.
-Nel nostro studio per calcolare la dose assorbita abbiamo utilizzato i fattori EUR 16262 EN moltiplicandoli per il DLP; lo studio sarà completato dai valori calcolati per mezzo dell’ ImPaCT Patient Dosimetry Calculator non appenna sarà disponibile presso il Dipartimento di Fisica Sanitaria il codice di calcolo Montecarlo che permette di avviare il calcolo per lo scanner a 64 strati GE LightSpeed VCT.
Particolarmente interessante è inoltre il confronto della dose assorbita tra le due tecniche radiologiche che studiano il colon, il tradizionale clisma doppio contrasto e la moderna colonscopia TC.
Nel nostro studio abbiamo calcolato una dose efficace per il clisma a doppio contrasto di 4,12 mSv, e questo valore è in accordo con quelli che si possono riscontrate in letteratura.
Per confronto, si consideri lo studio di Geleijins et al. che, facendo uso di un modello più preciso del nostro e una metodologia più sofisticata basata
sul metodo Monte Carlo, hanno stimato un prodotto dose-area pari a 12.8
Gy cm2 e una dose efficace pari a 2.6(uomo)/4.2(donna) mSv [55]. Altro riferimento interessante in letteratura è uno studio di Kemerink e colleghi che ha riportato una dose effetiva al paziente per il clisma doppio contrasto di 6,4 mSv [56]. In questo caso è stato adottato un metodo relativamente semplice che consiste nel calcolare il prodotto dose-area (DAP) totale e ridistribuirlo lungo le ipotetiche traiettorie che ricoprono la parte dell’addome in esame. La distribuzione si basa su una mappatura derivata delle dosi in entrata misurate con i dosimetri termoluminescenti sulla cute del paziente al centro di ogni proiezione. Per facilitare il calcolo della dose effettiva a partire dai vari valori di DAP così ottenuti sono stati utilizzati coefficienti di conversione da DAP a dose effettiva basati sulle tavole Montecarlo.
Rispetto al clisma doppio contrasto la dose assorbita è quindi inferiore in colonscopia virtuale (o al limite sovrapponibile, a seconda degli studi che si considerino), e questo dato si può unire agli altri vantaggi che quest’ultima tecnica mostra rispetto al clisma:
-maggiore accuratezza diagnostica nel riscontro di polipi e masse coliche, come riportato da più studi che hanno messo a confronto sia la sensibilità sia la specificità di queste due tecniche quando impiegate nello screening delle lesioni colorettali [57] [58].
-maggiore informazione diagnostica dal momento che in colonscopia virtuale si possono studiare la parete colica nel suo spessore ed i linfonodi colici, ed anche individuare reperti extracolici, tutto ciò anche nei protocolli a bassa dose.
-maggior comfort per il paziente in quanto la colonscopia TC è un esame veloce, indolore e ben accettato, specialmente da quando non richiede più la preparazione catartica del colon.
In particolare la migliore disposizione del paziente verso la colonscopia virtuale è stata accertata da studi volti a definire percezioni e preferenze dei pazienti che si sono sottoposti nell’ambito del programma di screening per il CCR a colonscopia virtuale e tradizionale o a colonscopia virtuale e clisma doppio contrasto. La colonscopia virtuale è risultata essere, tra le tecniche di screening, la meno dolorosa, la meno imbarazzante e quella preferita dai pazienti per il follow-up quando questi esprimevano una preferenza [59] [60] [61].
Altro vantaggio non trascurabile della colonscopia virtuale quando confrontata con quella tradizionale è quello di comportare un rischio di eventi avversi gravi (sostanzialmente perforazioni coliche e reazioni vasovagali) molto basso; in particolare un’esaustiva indagine nazionale di Burling et al in Gran Bretagna ha riportato una percentuale di eventi avversi potenzialmente gravi dello 0,08%, tra questi le perforazioni avevano una frequenza dello 0,05%, e le perforazioni sintomatiche appena dello 0,03% [62]. Questa distinzione è necessaria perchè la
colonscopia TC ha un’eccellente sensibilità nella rilevazione di gas extracolico, che invece passerebbe inosservato alla colonscopia tradizionale se il paziente rimanesse asintomatico, suggerendo così che per fare un confronto con la percentuale di perforazioni dello 0,13% registrata dalla colonscopia tradizionale si debbano considerare per la tecnica virtuale solo le perforazioni sintomatiche.
Le considerazioni sulla dose possono fare in modo di diffondere, nell’opinione pubblica e anche tra i medici non radiologi, il concetto che ad oggi le metodiche TC a bassa dose comportano per il paziente rischi di effetti stocastici sostanzialmente trascurabili.
Incrementare le metodiche disponibili per lo screening del carcinoma del colon-retto significherebbe infatti salvare molte vite umane dal momento che questa è la seconda neoplasia per mortalità nei paesi industrializzati nei quali si stima che la maggior parte della popolazione non aderisca a programmi di screening.
Laddove, negli Stati Uniti, la colonscopia virtuale è stata offerta per lo screening del CCR, l’adesione è aumentata moltissimo senza che diminuisse il numero delle persone che effettuavano regolari controlli con la colonscopia tradizionale [63].
Inoltre con l’avvento delle tecniche a bassa dose la colonscopia
virtuale è diventato un esame più costo-effettivo in quanto sono
diminuiti molto i falsi positivi [63] [64].
6. Conclusioni
La limitazione della dose è per la radiologia moderna un dovere ed un obiettivo perseguito con tenacia, particolarmente in quegli esami come la CTC che viene utilizzata brillantemente come tecnica di screening.
Ad oggi i valori di dose assorbita dai pazienti che afferiscono al Dipartimento di Radiologia Diagnostica e Interventistica dell’Università di Pisa sono bassi (2,5 mSv), e comportano un rischio di sviluppare un cancro mortale radioindotto dello 0,006%; ciò è particolarmente rilevante considerando l’impiego di questa tecnica in ambito di screening su pazienti sani che presentano un profilo rischio-beneficio peculiare.
I due protocolli utilizzati in questo studio sono stati, rispettivamente, uno a bassa dose a corrente fissa e uno con impiego dell’Automated Current Selection, e si sono rivelati entrambi efficaci.
Rimane fondamentale l’autonomia dell’operatore che può adattare i parametri tecnici alle diverse situazioni che si presentino di volta in volta, in particolare il paziente obeso.
I molteplici vantaggi della colonscopia virtuale fanno sì che questa, per quanto non ancora capillarmente diffusa, si proponga fortemente come tecnica di screening per il CCR in larga scala, così come è già avvenuto in alcune regioni italiane.
Non è escluso, ed è altresì auspicabile, che nuove sperimentazioni (ad esempio riguardanti l’influenza del kilovoltaggio sull’esame) e nuovi progressi tecnologici abbattano ulteriormente, nel futuro più o meno prossimo, la dose assorbita in corso di colonscopia virtuale.
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