Valutazione della dose alla cute

Il monitoraggio dosimetrico delle procedure interventistiche per la prevenzione degli effetti deterministici alla cute si è generalmente basato sull’analisi di parametri quali: TF, PKA e Ka,ref o delle mappe di distribuzione di dose cutanea che le più recenti apparecchiature angiografiche forniscono in tempo reale a partire dai dati forniti dall’apparecchiatura stessa o, calcolabili offline, dai dati contenuti nel report dosimetrico DICOM (Radiation Dose Structured Report, RDSR) che consentono stime della massima dose cutanea con diversi livelli di accuratezza.

Il tempo di fluoroscopia deve essere usato con cautela in quanto ha una scarsa correlazione con la dose: non è solitamente correlato con la dose massima cutanea ma può essere un indicatore della complessità della procedura e/o dell’abilità dell’operatore.

Il prodotto kerma-area è correlato all’energia radiante impartita al paziente, non è quindi un buon indicatore della dose massima cutanea (7) ma, in quanto correlato con gli effetti stocastici, è usualmente adottato per monitorare la dose agli organi del paziente e ai fini della ottimizzazione delle procedure.

La dose massima cutanea, utile invece per la prevenzione dei danni cutanei da radiazione, può essere misurata.

La misura è solitamente effettuata mediante dosimetri di larga superficie o matrici di dosimetri puntuali a termoluminescenza, posizionati sulla cute del paziente, che forniscono la distribuzione di dose cutanea e quindi la misura della massima dose cutanea (8-14).

Questo metodo è applicabile solo su campioni limitati di pazienti, fornisce l’informazione dopo l’esecuzione della procedura e non può quindi rappresentare il metodo di elezione per il monitoraggio e la prevenzione dei danni cutanei.

Un utile indicatore dosimetrico, disponibile in tempo reale, è il kerma in aria di riferimento Ka,ref che è rappresentativo, con grande approssimazione, della posizione della cute del paziente nel punto di ingresso del fascio di raggi X.

Assumendo che il Ka,ref approssimi la massima dose alla cute, bisogna tener conto che se durante la procedura l’angolo di incidenza del fascio viene modificato esponendo aree cutanee diverse, si avrà una sovrastima della massima dose erogata alla cute (15), ma anche una possibile sottostima se la distanza media fuoco-cute è inferiore alla distanza fuoco-punto IRP.

Nei seguenti sottocapitoli si riportano i metodi più frequentemente impiegati per la valutazione della massima dose cutanea in funzione delle informazioni dosimetriche fornite dall’apparecchiatura radiologica.

2.2.3.1. Metodi diretti

Il metodo diretto permette di eseguire una misura di dose sulla cute interessata dall’ingresso dei fasci di radiazione X:

– in punti specifici della cute mediante dosimetri attivi (semiconduttori, scintillatori) (16, 17);

– su ampie superfici di cute mediante dosimetri a larga superficie (pellicole radiocromiche (Figura 2.1) (8-12, 18).

Altresì la distribuzione di dose in cute può essere valutata direttamente a partire dal kerma in aria di riferimento con sistemi di calcolo che utilizzano le informazioni contenute nel report dosimetrico strutturato DICOM (Digital Imaging and COmmunications in Medicine, immagini e comunicazione digitali in medicina) RDSR.

La dose alla cute, noti i parametri di esposizione, viene calcolata per ogni evento di irradiazione, da una relazione del tipo (19):

𝐷𝐷𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠,𝑠𝑠= 𝐾𝐾_{𝑎𝑎,𝑟𝑟}𝛽𝛽 �𝑑𝑑𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼

𝑑𝑑_{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠}�²𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵(𝑘𝑘𝑘𝑘, 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎)𝐵𝐵_{𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑠𝑠}(𝜇𝜇^{𝑎𝑎𝑠𝑠}� )𝜌𝜌 _{𝑎𝑎𝑠𝑠𝑟𝑟}^{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠}

dove Ka.ref è il relativo kerma in aria al IRP, β il fattore di calibrazione della camera P^KA, BSF il fattore di retrodiffusione relativo all’acqua, 𝐵𝐵𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑠𝑠 il fattore di attenuazione del lettino e materassino, e (𝜇𝜇^{𝑎𝑎𝑠𝑠}� )𝜌𝜌 _{𝑎𝑎𝑠𝑠𝑟𝑟}^{𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠} il rapporto dei coefficienti massici di assorbimento di energia cute-aria.

Nella definizione del loro formalismo di calcolo, Jones e Pasciak (19) non hanno incluso la radiazione diffusa dal campo adiacente.

Tale contributo non viene preso in considerazione da nessuno dei software disponibili, siano essi sistemi online che offline: Borrego et al. (20) hanno evidenziato che l’influenza della radiazione diffusa dal campo adiacente è trascurabile.

Una delle limitazioni della metodologia che vede l’utilizzo dei dati contenuti nel RDSR risiede nel fatto che esso non contiene la posizione del paziente sul lettino, limitando l’accuratezza di posizione della mappa di dose sulla cute del paziente.

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Recentemente, sono stati introdotti sul mercato anche sistemi integrati nell’angiografo stesso in grado di fornire la distribuzione di dose in cute in tempo reale sulla base dei dati a disposizione dell’apparecchiatura (tensione, corrente, larghezza di impulso, filtrazione, ecc.) per ogni evento di irradiazione (21, 22).

Figura 2.1. Esempi di distribuzione della dose alla cute in diverse procedure:

vertebroplastica, neuroradiologica di embolizzazione MAV (Malformazione Artero-Venosa) e ICD (Implantable Cardioverter Defibrillator) biventricolare,

misurate con pellicole radiocromiche presso la Fondazione IRCCS San Matteo, Pavia;

e PTCA (Percutaneous Transluminal Coronary Angiography)

misurata con pellicole radiocromiche presso AOU S. Maria della Misericordia di Udine

Nei diversi sistemi, il corpo del paziente viene simulato con semplici cilindri omogenei a sezione elissoidale ma anche con fantocci matematici antropomorfi di diverse taglie (23, 24).

Questi sistemi forniscono in tempo reale informazioni sulla distribuzione di dose cutanea, permettendo all’operatore di modificare la tecnica radiologica allo scopo di evitare aree cutanee con dosi elevate, distribuendo l’esposizione su una superficie cutanea più ampia e riducendo così la probabilità di induzione di effetti deterministici.

Per modificare la tecnica radiologica l’operatore potrà scegliere se modificare la proiezione, collimare il campo di radiazione, in modo da limitare le sovrapposizioni di fasci adiacenti, aumentare la distanza fuoco-cute, utilizzare una modalità di immagine di minore qualità e dose, ridurre il numero di impulsi al secondo in fluoroscopia, contenere il numero di immagini acquisite, riducendo la frequenza di acquisizione e riducendo la lunghezza delle acquisizioni e privilegiare la memorizzazione delle sequenze fluoroscopiche rispetto all’acquisizione di nuove immagini cineangiogarfiche.

Il progetto VERIDIC (EJP-CONCERT Standards for digital dose reporting) (25) si concentra sull’armonizzazione di RDSR e sulla validazione dei software per il calcolo della dose alla cute, nel settore della cardiologia interventistica.

VERTEBROPLASTICA MAV

ICD biventricolare PTCA

Il progetto ha affrontato il problema dell’armonizzazione del metodo di calcolo della dose alla cute al fine di proporre una possibile standardizzazione del report dosimetrico, la valutazione dei software esistenti e l’armonizzazione del report di dose e della sua tracciabilità.

Per quanto riguarda la revisione dei software esistenti, sono stati identificati e analizzati 19 software che prevedono il calcolo della dose in cute.

Un’attenzione particolare è stata rivolta alle loro caratteristiche principali e ai limiti di interesse per l’utente clinico. Sono stati presi in considerazione sia software online che offline sviluppati dopo il 2000, verificando, ad esempio, se forniscono la PSD e la distribuzione della dose durante o dopo la procedura.

Il confronto dei RDSR è stato effettuato al fine di identificare la disponibilità e la completezza dei dati necessari per il calcolo. Pur utilizzando un approccio confrontabile per stimare la dose alla cute, esistono notevoli differenze nell’implementazione.

L’accuratezza dei 10 software validati con misure su fantocci era accettabile entro ± 25%

mentre l’accordo era modesto per due prodotti che erano anche validati sui pazienti: entro ±43%

e ± 76%, rispettivamente.

Fatta eccezione per i software MC-GPU e FDEIR, che modellizzano il trasporto di particelle tramite simulazioni Monte Carlo, gli altri (Dose Map, DoseWatch, DTS, em.dose, Radimetrics, RDM, Dose, UF-RIPSA, Khodadegan et al, OpenSkin) utilizzano un formalismo paragonabile a quello proposto da Jones e Pasciak (19).

Quanto sopra riportato rappresenta lo stato delle conoscenze attuali sui software di calcolo della dose disponibili ed è il primo risultato del progetto VERIDIC.

2.2.3.2. Metodi indiretti

I metodi indiretti prevedono una valutazione della PSD a partire dagli indicatori dosimetrici quali PKA e Ka,ref.

Una delle strategie adottate a questo scopo prevede la misura della dose alla cute (con un metodo diretto) su un gruppo di pazienti sottoposti a una procedura e la ricerca di una correlazione tra la dose misurata e l’indicatore dosimetrico registrato.

In Figura 2.2 è riportato un esempio di correlazione tra la dose in cute, misurata su un gruppo di 30 pazienti, e gli indicatori dosimetrici per procedure di chemioembolizzazione epatica effettuate presso il Presidio Ospedaliero Santa Maria della Misericordia di Udine.

Figura 2.2. Esempio di correlazione tra dose alla cute e valore dell’indicatore dosimetrico (PKA e Ka,ref). La dose alla cute è stata misurata con pellicole radiocromiche presso il presidio

ospedaliero S. Maria della Misericordia di Udine y = 6,1957x

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È anche possibile ricavare la PSD dal PKA utilizzando i fattori di conversione riportati in letteratura (19, 26, 27).

Per la maggior parte delle procedure interventistiche la correlazione tra gli indicatori dosimetrici e la dose alla cute è buona. In particolare, sembra migliore la correlazione con Ka,ref

rispetto alla correlazione con il PKA, anche se esiste un’ampia variabilità per una stessa procedura tra ospedali diversi (28, 15).

La dose cutanea può essere stimata a partire dai coefficienti di correlazione per ogni paziente.

Inoltre i coefficienti trovati possono essere utili per la definizione dei livelli di allerta.

2.2.4. Prevenzione delle reazioni tissutali alla cute e follow-up