Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia
Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia
Tesi di Laurea
Reportistica avanzata relativa alla dose radiante erogata da due TC installate in AOUP
Candidato Relatore Salvatore Barraco Chiar.mo Prof. Davide Caramella
Pag. 2
ABSTRACT
A partire dalla sua introduzione, nei primi anni Settanta, la tomografia computerizzata (TC) ha conosciuto uno sviluppo estremamente rapido e un’enorme espansione delle sue indicazioni cliniche. A tale diffusione, è corrisposto un aumento della dose radiante erogata che ha sollevato non poche preoccupazioni sui rischi clinici a lungo termine dell’esposizione medica di radiazioni ionizzanti.
Per tal motivo negli ultimi anni, nel panorama radiologico italiano, si sta diffondendo la pratica del monitoraggio della dose radiante nelle procedure radiologiche. Questa attività è resa possibile grazie all’introduzione nel mercato di strumenti informatici che consentono di raccogliere ed analizzare in modo automatico una grande quantità di dati dosimetrici relativi ad esami effettuati su differenti apparecchiature e in differenti realtà operative. Tali software sono di grande utilizzo anche in vista del recepimento della Direttiva Europea EURATOM 59/13 che impone agli Stati membri della Comunità Europea a comunicare ai pazienti i rischi derivanti dall’esposizione medica alle radiazioni ionizzanti, informarli in merito alla dose ricevuta durante ogni esposizione radiologica e di registrare tale dato nel referto dell’esame.
Con questa tesi si verifica la possibilità di monitorare i dati dosimetrici relativi a esami effettuati su una TC 128 strati e su una TC 64 strati confrontandoli mediante l’impiego del software di monitoraggio della dose di radiazioni ionizzanti Dosewatch®, utilizzato nell’Azienda Ospedaliera Universitaria Pisana.
Keywords: TC, dosimetria, software di monitoraggio dose radiante, EURATOM 59/13, radioprotezione
Pag. 3
INDICE
1.
INTRODUZIONE
pag. 4
2.
DOSE IN TC
pag. 7
2.1
Generalità
pag. 7
2.2 Grandezze Dosimetriche
pag. 9
2.3
Descrittori di dose in TC
pag. 11
2.4
Dispositivi e protocolli per la riduzione della dose in TC
pag. 13
2.4.1Dispositivi di modulazione automatica della corrente
pag. 14
2.4.2
Filtri conformazionali
pag. 16
2.4.3
Tensione del tubo
pag. 16
2.4.4
Collimatori Asimmetrici
pag. 17
2.4.5
Centraggio del paziente
pag. 18
2.4.6
Lunghezza e numero di acquisizioni eseguite
pag. 19
2.4.7Algoritmi per la ricostruzione delle immagini
pag. 20
2.4.8Fattori dipendenti dal paziente: dimensione, età, sesso
pag. 22
3.
MONITORAGGIO DELLA DOSE CON DOSEWATCH
®pag. 23
3.1
Generalità
pag. 23
3.2
Software di monitoraggio: DoseWatch
®pag. 25
3.2.1
Monitoraggio
pag. 27
3.2.2
Analisi
pag. 32
3.2.3
Report
pag. 34
3.2.4
Amministrazione
pag. 36
4.
MATERIALI E METODI
pag. 37
5.
RISULTATI
pag. 41
5.1
Standardizzazione esami
pag. 41
5.2 Confronto dose TC Lightspeed VCT e TC Discovery HD 750
pag. 43
5.3
Modalità di utilizzo ASIR
pag. 51
5.4
Confronto dose erogata con e senza ASIR
in un campione standardizzato
pag. 53
6.
DISCUSSIONE
pag. 55
7.
CONCLUSIONI
pag. 60
Pag. 4
CAPITOLO 1
INTRODUZIONE
Oggi le diverse metodiche di imaging radiologico producono un totale di oltre 5 miliardi di esami eseguiti complessivamente nel mondo ogni anno e questo numero è probabilmente destinato ad aumentare ulteriormente nel prossimo futuro1. In conseguenza di questa crescita la popolazione viene esposta a dosi maggiori di radiazioni ionizzanti ed in particolar modo la sola tomografia computerizzata (TC) arriva ad erogare attualmente oltre il 65% della dose radiante prodotta da attività mediche2.
La TC rappresenta una delle innovazioni mediche più importanti degli ultimi quarant’anni nell’ambito della diagnostica per immagini, permettendo di acquisire immagini sempre più dettagliate, rapidamente e in maniera non invasiva3. Dai pionieristici tomografi degli anni Settanta, infatti, siamo giunti alle moderne TC multistrato, in grado di produrre con brevissimi tempi di acquisizione immagini di elevata qualità dell’intero distretto corporeo, fornendo informazioni di tipo sia anatomico sia funzionale, impensabili fino a pochi anni fa4. Avendo pertanto subito un forte sviluppo tecnologico, la TC è oggi un’indagine fondamentale di utilizzo nell’ambito dello screening, diagnosi, terapia e gestione della cura del paziente5.
Il marcato incremento all’esposizione a radiazioni ionizzanti da uso medico ha prodotto, sia tra i ricercatori sia nei diversi mezzi di comunicazione, una crescente preoccupazione per i possibili rischi dei pazienti, sia di tipo oncologico che, più recentemente, non oncologico1. Studi prospettici prevedono che in futuro almeno l’1,5-2% dei casi di tumore saranno radioindotti e attribuibili alla TC6; per questo motivo, ridurre la quantità di dose di radiazioni in ogni procedura radiologica deve diventare una priorità della moderna
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radiologia. È necessario stabilire una metodica di lavoro che tenga conto degli aspetti radio-protezionistici a tutela del paziente esposto a raggi X, come suggerito dall’International Commission of Radiation Protection (ICRP). Ogni esame radiologico deve essere giustificato e deve rispettare i criteri di appropriatezza necessari a garantire il più alto rapporto beneficio/rischio per il paziente. La procedura deve successivamente essere ottimizzata, ossia i parametri espositivi devono essere scelti “su misura” in base alle specifiche caratteristiche del paziente (sesso, età, corporatura) al fine di ottenere immagini di adeguata qualità diagnostica utilizzando la minor dose possibile nel rispetto del principio internazionale ALARA (As Low As Reasonably Achievable). La dose, infatti, non può essere ridotta a scapito delle informazioni diagnostiche, ma i principi di ottimizzazione devono comunque essere rispettati e vanno evitati esami ed esposizioni inutili e non giustificate al paziente7.
Questi principi sono il punto cardine di partenza per la comprensione degli effetti clinici delle radiazioni ionizzanti e in particolar modo degli effetti stocastici la cui frequenza di insorgenza è proporzionale alla dose assorbita mentre l’entità del danno è indipendente dalla dose8.
Alla luce di queste considerazioni si avverte come necessaria l’attività di monitoraggio della dose radiante anche in vista del recepimento della Direttiva Europea EURATOM 59/13 che impone agli Stati membri della Comunità Europea a comunicare ai pazienti i rischi derivanti dall’esposizione medica alle radiazioni ionizzanti, informarli in merito alla dose ricevuta durante ogni esposizione radiologica e di registrare tale dato nel referto dell’esame.
Oggi numerosi elementi inducono a ipotizzare che esista una scarsa attenzione nei confronti dei rischi derivanti dalle procedure radiologiche. Recenti campagne di sensibilizzazione, come Image Wisely – per gli adulti – e Image Gently – per i pazienti di
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età pediatrica – stanno cercando di diffondere nel personale dell’area radiologica maggiore consapevolezza e attenzione nei confronti dei potenziali rischi conseguenti a un’inappropriata esposizione, identificando nella formazione l’elemento fondamentale per modificare il comportamento di tutti gli operatori9-10.
Anche la Radiologia Universitaria Pisana è da qualche anno attiva sulla tematica della dose radiante avendo istituito nel 2015 un gruppo multidisciplinare, definito DOSE TEAM, costituito da Medici, Tecnici di Radiologia Medica, Fisici, Ingegneri ed altri esperti con lo scopo di valutare le possibilità di controllo della dose tramite sistemi informatici specifici, fare ricerche e diffonderle tramite il sito web www.doseteam4you.com.
Considerando che ad oggi non abbiamo tantissime conoscenze sull’applicazione dei programmi di monitoraggio nella pratica clinica ma vi è comunque un crescente interesse sull’argomento7, l’obiettivo di questa tesi consiste nel fornire una dimostrazione della reperibilità e fruizione dei dati dosimetrici applicati nello specifico contesto, quello della TC.
Pag. 7
CAPITOLO 2
LA DOSE IN TC
11-122.1 Generalità
La distribuzione della radiazione durante l’esame di tomografia computerizzata è completamente differente da quella che si osserva in un esame di radiologia convenzionale. In quest’ultima, infatti, la dose è massima nel punto in cui il fascio di raggi X penetra nel distretto corporeo acquisito, tende a diminuire man mano che lo attraversa, e risulta quindi minima nel punto di uscita. In tomografia invece, poiché il tubo a raggi X ruota intorno al paziente, la dose erogata sulla superficie è uniforme e tende a decrescere passando dalla superficie verso il centro del paziente.
Figura 2.1 Mentre la radiografia convenzionale fornisce un’immagine additiva dei tessuti attraversati da un fascio relativamente ampio di raggi X, la TC e una metodica tomografica, nella quale l’anatomia in esame viene rappresentata come una serie di strati paralleli fra loro indipendenti.12
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Pertanto, se il volume corporeo acquisito è di piccole dimensioni, come nel caso di pazienti pediatrici o nell’esecuzione della TC cranio, la dose presente sulla superficie non differisce sensibilmente da quella che si registra al centro del volume; se invece è ampio come nel caso della regione addominale o in pazienti obesi la dose che si registra al centro del paziente è inferiore a quella rilevata sulla superficie. Questo è spesso responsabile di un aumento di rumore dell’immagine al centro del distretto addominale richiedendo l’aggiustamento dei parametri di acquisizione per ottenere un livello di qualità dell’immagine ottimale.
Lo sviluppo della tecnologia ha prodotto un’ampia varietà di applicazioni cliniche della tomografia computerizzata, come la colonografia TC, la TC cardiaca e la TC a scopo di screening6. È stato stimato che solo negli Stati Uniti il numero di esami TC sia passato dal 2000 al 2004, da 40 a 65 milioni, ma sono numeri destinati ad aumentare inevitabilmente in futuro comportando un significativo incremento della dose radiante erogata alla popolazione.
Il forte aumento della percentuale di dose determinato dagli esami TC sul totale degli esami radiologici non dipende soltanto dall’incremento del numero di esami eseguiti, ma anche dalle nuove potenzialità offerte dai moderni tomografi, come la scansione di ampi volumi con brevi tempi di acquisizione, la possibilità di eseguire esami multifasici e l’utilizzo di collimazioni sempre più sottili. Altri fattori che contribuiscono ad aumentare la dose sono costituiti dalla scarsa conoscenza – se non addirittura dal mancato utilizzo – di dispositivi automatici per la riduzione della dose e dalla predilezione “estetica” per immagini ottenute a strato sottile e basso rumore, che implicano necessariamente un’elevata dose radiante al fine di migliorare il rapporto segnale – rumore. In tal senso al fine di ottimizzare la dose radiante al paziente è necessaria non solo una corretta e costante formazione del personale tecnico e medico ma, allo stesso modo, le case produttrici di
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scanner TC devono concentrare sempre più i loro sforzi per individuare soluzioni in grado di ridurre la dose erogata, come materiali per costruire detettori sempre più sensibili ed efficienti anche a bassi livelli di radiazioni o nuovi algoritmi di ricostruzione in grado di ridurre il rumore presente nell’immagine.
2.2
Grandezze Dosimetriche
11-13Dal momento che i processi microscopici legati all’interazione delle radiazioni ionizzanti con gli atomi e molecole dei tessuti sono connessi alla deposizione di energia, lo studio degli effetti biologici delle radiazioni viene effettuato tramite grandezze che derivano dall’energia depositata nei tessuti.
La grandezza base introdotta per quantificare tali effetti e valutare il rischio radiologico è la dose assorbita che corrisponde alla quantità di energia media depositata dalla radiazione nel mezzo irradiato per unità di massa:
=
L’unità di misura per la dose assorbita nel SI è il J/kg e il suo nome speciale è il Gray (Gy). Tale grandezza non è però in grado, da sola, di tenere conto della diversa efficacia biologica dei vari tipi di radiazioni ionizzanti, né tantomeno di considerare la diversa radiosensibilità dei tessuti. Ciò ha reso necessaria l’introduzione di ulteriori grandezze, dette radioprotezionistiche, discendenti dalla dose assorbita, come la dose equivalente e la dose efficace.
La dose equivalente tiene conto della dipendenza tra la probabilità di induzione degli effetti biologici stocastici in un tessuto e il tipo e la qualità della radiazione. È espressa nel seguente modo:
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dove DT è il valore medio della dose assorbita nell’organo/tessuto T e wR il fattore di
ponderazione per la radiazione. Il fattore wR esprime l’efficacia biologica relativa (Relative
Biological Effectiveness, RBE) dei diversi tipi di radiazione R, rispetto alla radiazione X e gamma. Per definizione avremmo quindi, per i fotoni gamma e X, wX = 1. L’unità di
misura della dose equivalente è J/kg ma essendo concettualmente diversa dalla dose assorbita, per tale unità è stato introdotto il nome speciale di Sievert (Sv).
A parità di dose equivalente la probabilità di insorgenza degli effetti biologici stocastici dipende dal tipo di tessuto irraggiato dal momento che diversi tessuti presentano radiosensibilità differenti. Per tenere conto di questo aspetto è stata introdotta la grandezza radioprotezionistica definita dose efficace:
E =∑ wT • HT
dove wT è il coefficiente di ponderazione per il tessuto T ed HT la dose equivalente.
L’unità di misura è il Sv o il sottomultiplo mSv.
Tabella 2.1 Fattori di ponderazione per i tessuti raccomandati nella pubblicazione 103 dell’ICRP.
Modificata da13
Tessuto wT
Midollo osseo (rosso), colon, polmone, stomaco, seno, tessuti rimanenti* 0.12
Gonadi 0,08
Vescica, esofago, fegato, tiroide 0,04
Superficie dell’osso, cervello, ghiandole salivari, pelle 0,01 * Tessuti rimanenti: ghiandole surrenali, regione extratoracica, cistifellea, cuore, reni, linfonodi, muscolo, mucosa orale, pancreas, prostata, intestino tenue, milza, timo, utero/cervice.
to
Queste grandezze, per quanto estremamente significative, non sono del tutto pratiche in quanto determinabili solo attraverso calcoli complessi che tengono conto di molti fattori. Per poter disporre di dati dosimetrici immediati, utili a garantire la radioprotezione del paziente, sono state introdotte altre grandezze, specifiche per tipo di modalità radiologica: i descrittori di dose.
Pag. 11
2.3
Descrittori di dose in TC
11-13I descrittori di dose o indicatori di dose sono delle grandezze in grado di fornire indicazioni immediate sull’entità del rischio radiologico connesso con la procedura radiologica in questione. Per avere un’idea generale in merito alla valutazione dell’impatto dosimetrico delle varie metodiche radiologiche viene considerata come “unità di misura radiologica” la singola radiografia del torace. Basti pensare che la dose equivalente di un esame TC può variare da 50 a 4500 volte rispetto a quella di una radiografia del torace, come nel caso di un esame TC multifasico dell’addome14.
Tabella 2.2 Dosi delle principali procedure di tomografia computerizzata e radiologia interventistica.
Modificata da 1
Esame Dose efficace
(mSv) Range valori da letteratura (mSv) Radiografie del torace equivalenti Cranio 2 0,9-4 100 Torace 7 4-18 350 Addome 8 3,5-25 400 Pelvi 6 3,3-10 300 Rachide lombo-sacrale 6 1,5-10 300 Fegato trifasico 15 --- 750
Oggi i due principali descrittori di dose in TC sono il CTDI (Computed Tomography Dose Index) e il DLP (Dose Length Product).
Il CTDI (mGy) può essere definito come il valore della dose assorbita che si ha nello strato acquisito durante una singola rotazione del tubo stimata su fantoccio in PMMA (polimetilmetacrilato) di lunghezza 14 cm e con diametro 16 cm Head e 32 cm Body. Tuttavia dal momento che la dose assorbita dalla superficie del distretto esaminato può avere un valore molto diverso da quello della dose che raggiunge il centro del target e dunque il valore del CTDI può variare in base alla posizione lungo il FOV è stato introdotto il CTDIw (weighted Computed Tomography Dose Index) definito sulla base delle
misure del CTDI eseguite al centro e in periferia del fantoccio secondo la seguente formula:
Pag. 12
CDTIW = CTDIcentro + CTDIperiferia
A partire dal CTDIw è possibile poi ricavare un nuovo descrittore di dose, il CTDIvol, che
non si riferisce a scansioni di tipo sequenziale, ma a scansioni di tipo spirale. È un descrittore, infatti, definito in funzione del valore del pitch:
CTDIvol
=
dove il pitch nelle TC multistrato rappresenta il rapporto tra il movimento del lettino per ogni rotazione del gantry e la collimazione totale del fascio.
Il DLP (Dose Length Product) è la grandezza dosimetrica che descrive l’esposizione complessiva in un esame TC e che quindi può essere utilizzato per effettuare confronti di dose tra diversi esami TC e diverse apparecchiature. È definito come il valore del CTDIvol
corretto per la lunghezza della scansione lungo l’asse z del paziente: DLP = CTDIvol • L
L’unità di misura del DLP è il mGy·cm.
Il DLP in TC può essere sfruttato per ricavare la dose efficace e quindi per fare una prima valutazione di rischio radiologico. La dose efficace rappresenta, infatti, un parametro che descrive il rischio prodotto dalla radiazione ionizzante tenendo conto sia del tipo di radiazione utilizzato sia dell’organo irraggiato, per cui può consentire un confronto tra le diverse tecniche radiologiche e permette di informare correttamente il paziente sul diverso rischio associato, per esempio, a una radiografia e una TC del torace. La relazione che permette questa stima dipende da un coefficiente di conversione kDLP E che tiene conto
dell’età e del distretto corporeo esaminato:
Pag. 13
Tabella 2.3 Tabella coefficienti di conversione KDLP E in mSv/mGy ·cm. Modificata da13
Regione Anatomica 5 anni 20 anni Adulto
Testa e collo 0,0057 0,0042 0,0031 Testa 0,0040 0,0032 0,0020 Collo 0,011 0,0079 0,0059 Torace 0,018 0,013 0,014 Addome e pelvi 0,020 0,015 0,015 Tronco 0,019 0,014 0,015
Gli standard di sicurezza raccomandano che, per ogni indagine TC, i valori delle grandezze dosimetriche CTDIvol e DLP siano forniti automaticamente dal sistema TC.
I descrittori CTDIw e DLP rappresentano invece le grandezze base utilizzate nel D. Lgs.
187/2000 per la definizione dei livelli diagnostici di riferimento (LDR) in TC. I LDR contribuiscono a ottimizzare la protezione dei pazienti evitando che essi siano sottoposti inutilmente a dosi elevate. Le modalità di impiego dei LDR comprendono la valutazione delle dosi somministrate ai pazienti nell’ambito di un regolare programma di garanzia della qualità15. Per questo motivo i corrispondenti valori visualizzati dalle apparecchiature devono essere verificati periodicamente, tramite misure sperimentali.
Infine, può essere eseguita un’ulteriore valutazione della dose stimandola non solo sulle misure del fantoccio di diametro standard, ma anche utilizzando gli effettivi diametri a livello Antero – Posteriore e Latero – Laterale del paziente, ottenendo il Size Specific Dose Estimate (SSDE)16.
2.4
Dispositivi e protocolli per la riduzione della dose in TC
11-17Nonostante venga spesso sostenuto che l’incremento di dose erogata sia causato dall’evoluzione tecnologica delle nuove strumentazioni, tale affermazione non corrisponde alla realtà, in quanto, soprattutto negli ultimi anni, i tomografi multistrato sono stati dotati di numerosi dispositivi software e hardware in grado di limitare notevolmente la dose erogata per singolo esame. Ciò che è assolutamente vero è che le nuove tecnologie non
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sono state utilizzate in modo corretto dagli operatori, sia per la loro maggiore complessità, sia per una scarsa attenzione e formazione sugli aspetti tecnici e radioprotezionistici. Sono numerosi i fattori che possono influenzare la dose in un esame TC. Alcuni di questi dipendono strettamente dai parametri che vengono impostati prima di effettuare la scansione e sono quindi sotto il diretto controllo dell’operatore (corrente, tensione, pitch, collimazione, centraggio del paziente, numero di fasi acquisite, lunghezza delle scansioni); altri invece dipendono dalle caratteristiche del paziente (dimensione, altezza, età, sesso). Gli stessi parametri possono essere suddivisi in due gruppi: parametri che hanno un’influenza diretta sulla dose erogata (corrente, tensione ecc.) e parametri che, pur non avendo un’influenza diretta, possono tuttavia esercitare un’azione indiretta modificando la qualità dell’immagine ottenuta (filtri di ricostruzione, finestra di visualizzazione ecc.).
2.4.1 Dispositivi di modulazione automatica della corrente
Poiché l’attenuazione dei fotoni varia a seconda dei diversi distretti corporei che si trovano ad attraversare, mantenendo costante il valore dei mA somministrati il rumore presente nei pixel delle varie immagini non è uniforme, producendo un dataset di immagini qualitativamente differenti. Prendendo ad esempio una scansione del distretto toraco – addominale, per evitare una degradazione della qualità delle immagini dei distretti caratterizzati da una maggiore attenuazione (addome) occorre impostare un valore più elevato dei mA, con conseguente eccessiva erogazione di dose nei distretti a più bassa attenuazione (torace). Utilizzando, invece, un dispositivo di regolazione automatica dei mA, possiamo ottenere immagini con un costante livello di rumore e una riduzione della dose erogata in base ai diversi angoli di proiezione e alla diversa regione corporea esaminata.
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La modulazione della corrente del tubo viene essenzialmente eseguita con tre diverse modalità: longitudinale, angolare e combinata. La modulazione longitudinale è una tecnica che consente di variare la corrente del tubo lungo l’asse longitudinale del paziente, utilizzando valori di attenuazione misurati durante l’esecuzione di uno o due scout, acquisizioni planari che vengono eseguite prima della scansione vera e propria. Le zone a minore attenuazione, come ad esempio il torace, necessiteranno di minor dose, mentre zone a maggiore attenuazione, come ad esempio la pelvi, richiederanno una dose più elevata.
La modulazione angolare trova invece il suo razionale nella diversa attenuazione registrata dai molteplici angoli di proiezione durante una singola rotazione che il tubo radiogeno compie intorno al paziente. Scopo della modulazione angolare è quello di modulare la corrente al tubo in base alla diversa attenuazione registrata durante la rotazione, riducendo notevolmente la dose erogata e mantenendo una costante qualità delle immagini prodotte. La modulazione combinata (combined modulation) consiste nell’utilizzare in contemporanea sia la modulazione longitudinale che quella angolare, traendo vantaggi da entrambi i dispositivi. Attualmente essa rappresenta il sistema più utilizzato di modulazione automatica della corrente presente sugli attuali tomografi multistrato, denominata con diversi nomi a seconda delle diverse ditte costruttrici (Sure Exposure, Toshiba; Auto mA e Smart mA ,General Electric, Care Dose, Siemens, Dose Right, Philips). L’utilizzo di tali sistemi di modulazione dei mA consente una notevole diminuzione della dose erogata al paziente, fino ad un 40% di risparmio18.
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Figura 2.2 Modulazione automatica della corrente: longitudinale (a sinistra), angolare (al centro) e combinata (a destra)17
2.4.2 Filtri conformazionali
I filtri conformazionali o filtri “a farfalla” (in inglese bow-tie), sono strutture poste all’uscita del tubo radiogeno che servono a concentrare la dose dove effettivamente è utile, diminuendola in periferia. Il loro utilizzo viene gestito dalla macchina in base al protocollo di esame scelto e alla tipologia di paziente. È evidente che l’efficacia di tali dispositivi risiede principalmente nella capacità da parte del tecnico di radiologia di porre la zona da esaminare esattamente al centro del gantry; nel caso in cui questo non fosse possibile (ad esempio con pazienti traumatizzati), ne è sconsigliato l’uso in quanto potrebbe portare a un’inaccettabile degradazione della qualità delle immagini e a un aumento consistente della dose erogata19-20.
2.4.3 Tensione del tubo
La diminuzione della tensione del tubo è uno dei metodi più aggressivi per la riduzione della dose in TC e corrisponde alla diminuzione dei kV. I kV in radiologia determinano la velocità con cui gli elettroni vanno a collidere con l’anodo, producendo le energie massime erogabili. Una volta scelti i kV sufficienti per la struttura che si deve esaminare, un ulteriore aumento della tensione provoca una brusca crescita della dose erogata. A questo punto è evidente come la scelta della giusta tensione diventi una delle principali variabili che il tecnico di radiologia deve sapere gestire nella programmazione di un esame TC,
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valutando con attenzione con quali pazienti e con quale tipologia di esami può essere ridotta, senza correre il pericolo di diminuire la qualità finale delle immagini prodotte. Per facilitare l’utilizzo della giusta tensione al tubo sono stati recentemente creati software che, in base all’assorbimento delle radiazioni registrate durante l’esecuzione dello scout e in base al tipo di esame, scelgono automaticamente il corretto valore dei kV, cercando di ottimizzare il rapporto fra qualità di immagine e dose finale erogata.
2.4.4 Collimatori Asimmetrici
Nelle moderne TC multistrato la modalità di acquisizione volumetrica tende a produrre un incremento della dose erogata causato dalla necessità di compiere rotazioni aggiuntive all’inizio e alla fine della scansione per poter fornire informazioni a tutte le corone dei detettori poste lungo l’asse longitudinale. Questo fenomeno, chiamato overranging o overscanning, dipende principalmente dalla collimazione totale del fascio e dal pitch. L’overranging può influire in modo determinante sulla dose erogata, in quanto può irradiare direttamente con il fascio primario organi radiosensibili posti al di fuori dei segmenti studiati. Essendo un parametro indipendente dalla lunghezza della scansione, la sua influenza tende a essere molto importante nelle scansioni di brevi distretti corporei, come per le TC cardiache.
In molte delle TC attualmente in commercio questo problema è stato in parte risolto utilizzando dei collimatori asimmetrici che entrano in azione alla partenza e all’arrivo della scansione volumetrica, limitando sensibilmente l’irradiazione prodotta. Quando il lettino inizia a muoversi, il collimatore posto cranialmente comincia lentamente ad aprirsi lasciando passare solo la quota di radiazioni strettamente necessaria alla ricostruzione delle immagini; allo stesso modo, il collimatore posto in senso caudale tende progressivamente a chiudersi verso la fine della scansione.
Pag. 18 Figura 2.3 Overranging e collimatori asimmetrici17
2.4.5 Centraggio del paziente
Un aspetto che svolge un ruolo molto importante nella dosimetria di un esame TC è il corretto allineamento del paziente all’interno del gantry. Un posizionamento non corretto tende a produrre una diminuzione della qualità dell’immagine e, in presenza di sistemi di regolazione automatica della dose, ciò viene compensato con un incremento della dose erogata. Tale effetto tende a essere ancora più marcato nelle TC multistrato che dispongono dei sistemi di filtraggio (bow-tie) dei raggi X, la cui funzione è quella di conformare la fluenza dei fotoni allo spessore del paziente diminuendo il numero dei fotoni nelle parti periferiche che saranno più sottili rispetto alla parte centrale più spessa. Se il paziente è correttamene posizionato tali filtri riducono in maniera sostanziale la dose erogata al paziente, viceversa se il posizionamento non viene fatto nel modo corretto si possono registrare valori di dose elevati a livello della superficie del distretto esaminato, ma non sufficientemente adeguati nella zona centrale di maggiore spessore.
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Figura 2.4 Bow-tie filter (filtro conformazionale). Conseguenze del non corretto posizionamento del paziente17
2.4.6 Lunghezza e numero di acquisizioni eseguite
La dose totale di un esame TC è dipendente dalla lunghezza delle scansioni eseguite. È quindi fondamentale, una volta valutata l’appropriatezza dell’esame TC, delimitare l’area di scansione in rapporto al quesito clinico, senza irradiare inutilmente altre parti del corpo. Anche nel caso dell’acquisizione di un distretto ben delineato, come ad esempio il torace, il tecnico di radiologia deve selezionare con attenzione i limiti della scansione da eseguire, utilizzando i due scanogrammi con proiezione antero – posteriore e latero – laterale che vengono acquisiti prima della scansione ed evitando di estendere quest’ultima oltre i limiti necessari. Ogni centimetro di scansione risparmiato consente di limitare la dose erogata al paziente. L’utilizzo di protocolli che prevedono la ripetizione di un numero elevato di scansioni rappresenta un’altra delle principali cause dell’incremento della dose erogata per singolo esame. Tutto ciò si verifica nel caso di esami che prevedono scansioni pre- e post-contrastografiche e in protocolli cosiddetti multifasici, ovvero con acquisizioni ripetute a
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diverso tempo dalla somministrazione del mezzo di contrasto. Ripetere una scansione significa raddoppiare la dose erogata e ciò si traduce in un incremento della possibilità che si verifichino effetti dannosi. È quindi opportuno, in base al quesito clinico e all’anamnesi del paziente, cercare di limitare il numero di scansioni ripetute. Allo stesso modo è opportuno cercare di limitare l’eccessiva ripetizione di esami TC, che possono portare il paziente a eseguire l’indagine TC numerose volte durante un solo anno, come accade frequentemente nel follow up di pazienti oncologici.
2.4.7 Algoritmi per la ricostruzione delle immagini
La novità più importante sul fronte della riduzione di dose è attualmente fornita dalle tecniche di ricostruzione iterative delle immagini. Grazie al notevole incremento delle capacità computazionali degli attuali computer e al crescente interesse nei confronti delle tecniche di contenimento della dose erogata, gli algoritmi iterativi stanno acquistando grande interesse, in quanto rappresentano in chiave futura la più importante evoluzione tecnologica in grado di limitare la dose prodotta dagli esami di tomografia computerizzata21. Con questi algoritmi le immagini non vengono create successivamente all’arrivo dei dati di attenuazione delle singole proiezioni, bensì i valori di attenuazione vengono usati per formare una maschera, un modello statistico delle distribuzioni delle varie densità, che poi viene continuamente rivisto e corretto ogni qual volta arrivano dati di attenuazione successivi. Sostanzialmente il valore di ogni singolo pixel non viene preso subito per “buono”, ma aggiustato in base ai nuovi dati di misurazione e al valore medio dei pixel circostanti. Il grande vantaggio delle ricostruzioni iterative risiede nella possibilità di eliminare selettivamente il rumore nelle immagini finali, funzione precedentemente affidata a semplici filtri che limitavano allo stesso tempo anche la risoluzione spaziale, imponendo quindi una difficile scelta fra immagini “belle” ma con
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bassa definizione, oppure “rumorose” ma con un livello di dettaglio più elevato. Ora invece, grazie al peso statistico con cui ogni pixel viene misurato, possiamo capire se una densità è collegata a strutture anatomiche e quindi va mantenuta nelle immagini finali, oppure se è isolata e va quindi eliminata, come nel caso di artefatti causati da oggetti metallici. La mole di calcoli associata alle ricostruzioni iterative è molto elevata, in quanto tutte le proiezioni in arrivo vanno continuamente confrontate fra di loro e con quelle successive. La prima casa costruttrice a presentare questo dispositivo è stata nel 2008 la General Electric con il nome commerciale di ASIRTM (Adaptive Statistical Iterative Reconstruction) seguita successivamente da tutte le altre case costruttrici. Le tecniche iterative possono consentire riduzioni della dose erogata estremamene elevate (fino a oltre l’80%) e rappresentano quindi un approccio assai promettente per ridurre la dose radiante nel prossimo futuro.
Figura 2.5 Ricostruzione in coronale di un addome con tecnica FBP (sinistra) e ASIR (destra). Per gentile concessione di General Electric17
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2.4.8 Fattori dipendenti dal paziente: dimensione, età, sesso
Le caratteristiche anatomiche dei singoli pazienti rappresentano una variabile importante in relazione ai livelli di dose comunemente utilizzati in un esame TC. Pazienti caratterizzati da una maggiore altezza necessitano spesso di scansioni più lunghe rispetto ai meno alti, producendo quindi esami con valori di DLP differenti, nonostante vengano eseguiti sugli stessi distretti. Anche lo spessore del distretto toraco – addominale del paziente influenza decisamente la dose necessaria per poter eseguire l’esame, in quanto per mantenere una sufficiente qualità dell’immagine occorre incrementare i parametri energetici (corrente e tensione) in modo da fornire al fascio di raggi X l’energia necessaria per attraversare i tessuti in esame.
L’età del paziente è un fattore determinante nella scelta tecnica di imaging radiologico da utilizzare, in quanto il rischio associato alla radiazione è decisamente più elevato in età giovanile, fino a cinque volte superiore22, per la predominanza di tessuti sensibili oltre al fatto che i bambini hanno un’aspettativa di vita maggiore. Per tal motivo nei pazienti pediatrici è opportuno predisporre protocolli di acquisizione TC dedicati che tengano conto delle loro diverse caratteristiche anatomiche e di radiosensibilità.
Infine anche il sesso gioca un ruolo importante nell’impatto dosimetrico di un esame TC: occorre prestare attenzione ad alcuni organi particolarmente critici, come le mammelle nelle giovani donne, per i quali il rischio associato è più alto rispetto a quello che si registra negli uomini.
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CAPITOLO 3
MONITORAGGIO DELLA DOSE CON DOSEWATCH
®3.1 Generalità
In conseguenza al crescente utilizzo di tecniche di diagnostica per immagini, si sta diffondendo nei centri di diagnostica per immagini l’esigenza di poter controllare il numero e il tipo di procedure effettuate su ogni macchina e in ogni ospedale, il numero di esami a cui si sottopone ogni paziente e, ove possibile, la dose per ogni singola procedura. Questa attività di sistematica e costante raccolta di dati dosimetrici provenienti da esami medici che utilizzano radiazioni ionizzanti prende il nome di monitoraggio della dose radiante che oggi si rende sempre più necessario in vista del recepimento della Direttiva Europea EURATOM 59/20137. Tale normativa focalizza l’attenzione sull’importanza del dato dosimetrico e sulla stringente necessità di registrare tale informazione sul referto dell’esame. Una fase importante sarà anche quella legata agli aspetti comunicativi con il paziente sia prima che dopo la prestazione radiologica. In particolare, si rafforzerà il sistema dei princìpi formulati dall’ICRP (International Commission on Radiation Protection, ente consultivo che fornisce raccomandazioni e linee guida), vale a dire:
• giustificazione: prima di un’esposizione a radiazioni ionizzanti è necessario valutare che i benefici, per il singolo individuo o per la collettività, siano superiori al danno che potrebbe essere loro causato;
• ottimizzazione: le dosi dovute a esposizioni mediche devono essere mantenute al livello più basso ragionevolmente ottenibile e compatibile con il raggiungimento dell’informazione diagnostica richiesta;
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• limiti di dose: sono fissati dei limiti di esposizione che non devono essere superati nell’esercizio di attività con radiazioni ionizzanti. Questo terzo principio è applicato alla popolazione e ai professionisti sanitari che operano in area radiologica, ma non agli esposti per motivi radiodiagnostici: a questi ultimi si applicano i livelli diagnostici di riferimento (LDR), ovvero i livelli di dose che non dovrebbero essere superati per esami standard su pazienti di corporatura normale23. Il nostro attuale sistema di radioprotezione si basa sul modello di relazione lineare senza soglia (Linear No Threshold, LNT), secondo il quale “non esiste una dose sufficientemente piccola che non possa produrre danno e ad ogni incremento di esposizione si associa un proporzionale incremento del rischio di dare luogo ad una neoplasia radioindotta1. Pertanto, dal momento che non sussiste un valore di dose al di sotto del quale il rischio possa essere considerato nullo, il medico radiologo deve fare riferimento al concetto ALARA, secondo il quale le dosi per esposizione medica non terapeutica devono essere mantenute al livello più basso possibile per ottenere l’informazione diagnostica richiesta24. Tale concetto oggi è meglio espresso come ALADA (dose As Low As Diagnostically Acceptable) che sottolinea il rispetto per il paziente, ma anche per lo scopo diagnostico dell’esame, che rimane prioritario AHARA (benefits As High As Reasonably Achievable)25.
È necessario ricordare che uno degli aspetti più significativi del monitoraggio della dose radiante è quello di poter rendere facilmente individuabili eventuali errori o deviazioni da una corretta pratica di lavoro, elemento indispensabile per limitare una variabilità clinicamente non giustificata ed è possibile correggere protocolli non correttamente ottimizzati al fine di assicurare ad ogni paziente la giusta dose.
Dall’attività di monitoraggio della dose è possibile anche ricostruire la storia dosimetrica di un paziente, che risulta molto utile specialmente nel caso di pazienti sottoposti a follow-up;
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avere la possibilità di consultare esami precedenti permette di poter eseguire precise valutazioni circa la necessità o meno di ripetere un esame e avere indicazioni sui parametri più idonei da utilizzare durante l’esposizione.
L’obiettivo, dunque, rimane quello di muoversi verso una radiologia paziente specifica, evitando di usare parametri standardizzati e generici per tutti i pazienti, ma tenendo conto delle caratteristiche specifiche di ciascun paziente come età, sesso, dimensioni corporee, ponendo particolare attenzione alla riduzione della dose nei pazienti pediatrici7.
3.2 Software di monitoraggio
26: DoseWatch
®DoseWatch è un software web – based che può essere installato su un server fisico oppure su una piattaforma virtuale e consente l’accesso ai dati relativi all’esposizione dei pazienti da qualsiasi piattaforma collegata alla rete intranet della Struttura Ospedaliera. DoseWatch è dotato del marchio CE ed è classificato come dispositivo medico di classe I secondo la Direttiva 93/42/CEE dell’Unione Europea. DoseWatch è una soluzione di gestione della dose progettata per raccogliere e analizzare automaticamente i dati relativi l'esposizione del paziente alle radiazioni ionizzanti e i dati provenienti da sistemi di imaging per la medicina nucleare, oltre ai dati relativi l’utilizzo e l'iniezione del mezzo di contrasto. Il prodotto supporta l'acquisizione continua dei dati da più dispositivi, in più modalità e indipendentemente dal fornitore del dispositivo. Se usato correttamente, DoseWatch permette ai professionisti sanitari di monitorare in modo ottimale l'esposizione alle radiazioni ionizzanti e la dose di iniezione di mezzo di contrasto somministrata ai pazienti; è inoltre possibile valutare oggettivamente le procedure utilizzate e apportare miglioramenti in modo che venga utilizzata la giusta dose al fine di ottenere risultati ottimali. DoseWatch offre:
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acquisizione, registrazione e, in alcuni casi, calcolo della dose in modo automatico; gestione avanzata degli avvisi; consente l'identificazione e il monitoraggio dei
pazienti in base all'esposizione;
un insieme di strumenti avanzati che consente di ottimizzare l’utilizzo dei protocolli e di conseguenza il livello di dose erogato per le diverse procedure, secondo il principio ALARA;
rilevazione degli errori nelle procedure di imaging tramite un sistema di controllo della dose (centraggio paziente e modulazione mA);
Analisi automatiche sugli indicatori dosimetrici mediante moduli di analisi statistica e report automatici, per l'ottimizzazione del protocollo e delle procedure; confronto dei livelli diagnostici di riferimento con gli standard nazionali e
internazionali.
Tale software per il monitoraggio della dose radiante, prodotto dalla General Electric Healthcare, raccoglie e gestisce in tempo reale i dati dosimetrici delle apparecchiature radiologiche collegate. Infatti, all’interno dell’Azienda Ospedaliera Universitaria Pisana per svolgere la sua funzione di controllo, DoseWatch, non riceve informazioni sulla dose dall’archivio PACS (Picture Archiving and Communication system), a differenza del software di monitoraggio TQM (Total Quality Management), ma raccoglie i dati dalla memoria delle diverse modalità ad esso collegate, ed è in grado di ricevere informazioni dosimetriche dalla mammografia, radiologia interventistica, fluoroscopia e TC.
La pagina principale consente di spostarsi tra le varie funzioni del prodotto attraverso la barra dei menu. Sono disponibili quattro menu che permettono di accedere a quattro diverse macroaree:
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Figura 3.1 Barra dei menu
1. Monitoraggio (Tracking): consente di accedere agli studi effettuati o pianificati e ai valori virtuali target per ogni sistema collegato;
2. Analisi (Analysis): consente di filtrare i dati secondo diversi parametri che, nel caso della TC, sono DLP per studio, DLP per protocollo, studi con livello di dose alto, DLP cumulativi più alti e CTDIvol e DLP per acquisizione;
3. Report (Reporting): elenca gli strumenti per la creazione di report;
4. Amministrazione (Administration): elenca gli strumenti di configurazione generale, strumenti di gestione e informazioni.
3.2.1 Monitoraggio
Dalla sezione Monitoraggio, in corrispondenza degli studi pianificati o eseguiti, è possibile visualizzare una serie di informazioni associate al singolo studio e al singolo paziente. Osserviamo in particolare riferimento alla dose:
o dose dello studio; o dose cumulativa;
o informazioni cliniche sul Paziente; o DLP totale.
Le colonne “dose studio” e “dose cumulativa” identificano rispettivamente, se disponibili, notifiche basate sulla dose dell’esame e basate sulla cronologia del paziente (dose totale e
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numero totale esami); è permesso all’utente di impostare dei livelli di dose soglia sulla base delle statistiche ottenute. Se tali limiti dosimetrici vengono superati, il software genera automaticamente delle notifiche o degli allarmi. È presente una notifica anche in “informazioni cliniche” se gli utenti hanno inserito alcune informazioni relative al contesto del paziente per l’esame; nel caso in cui vi sia almeno una risposta positiva per i potenziali fattori di rischio o eventi avversi, viene visualizzata l'icona arancione e quando si posiziona il mouse su questa icona, viene visualizzato un messaggio a comparsa contenente i dati immessi in precedenza.
Figura 3.2 Colonne identificative Dose Studio, Dose Cumulativa, Informazioni Cliniche, Qualità immagine
Selezionando un esame nella lista è possibile analizzare lo studio TC attraverso diverse schede di visualizzazione:
1. Panoramica dello studio: consente di visualizzare l’esame corrente e confrontarlo con studi simili all’interno del proprio istituto. In particolare il boxplot “overview” confronta l’esame corrente con altri esami eseguiti con lo stesso descrittore dello studio definito nella configurazione;
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2. Dettagli dello studio: permette di visualizzare tutte le informazioni dosimetriche dell’esame in questione (SSDE, DLP, dose effettiva, CTDIvol) e i parametri del
protocollo utilizzato; Figura 3.3 Panoramica studio TC
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3. Vista SSDE: consente di visualizzare l’SSDE per ogni serie utilizzando la regione di scansione sulle immagini scout, sezione centrale della serie, diametro laterale, diametro antero – posteriore, diametro effettivo, stima del fattore SSDE (fSSDE). Il
calcolo finale deriva dalla moltiplicazione tra CTDIvol e fSSDE;
4. Analisi qualità: presenta due strumenti per valutare la qualità dell’acquisizione che sono rappresentati da “Impostazioni Isocentro” e “Modulazione mA”;
Figura 3.5 Vista SSDE
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5. Commenti: consente di immettere commenti su un esame che potrebbero essere utili nei processi di controllo. È infatti possibile specificare se il peso del paziente o le difficoltà della procedura hanno avuto effetto sulla dose, immettere commenti aggiuntivi in una casella di testo e modificare una eventuale descrizione errata di uno studio;
6. Informazioni cliniche: consente di registrare alcune informazioni relative al contesto clinico del paziente memorizzandole nelle categorie “fattori di rischio” e “evento avverso”;
Figura 3.7 Commenti
Pag. 32 3.2.2 Analisi
Nella sezione Analisi si possono studiare gli esami eseguiti rispetto ad alcuni parametri dei filtri dello studio e vengono classificate in base alla modalità.
Figura 3.9 Panoramica Analisi
Per l’analisi TC sono disponibili cinque strumenti:
1. Analisi DLP per studio: consente di analizzare il DLP dello studio in base alla descrizione dello studio ricevuta direttamente dal RIS (Local Study Description) o sulla descrizione standard dello studio definita in DoseWatch (Standard Study Description);
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2. Analisi DLP per protocollo: consente di analizzare il DLP dello studio in base al protocollo;
3. Analisi CTDIvol e DLP per acquisizione: consente di fare un’analisi basata su
regioni target con il filtro sulla descrizione dello studio ricevuta direttamente dal RIS o sulla descrizione dello studio standard definito in DoseWatch;
Figura 3.11 Analisi DLP per protocollo
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4. Analisi DLP cumulativo più alto per il paziente: mostra un elenco dei pazienti con la dose cumulativa più alta;
5. Studi con livello di dose alto: mostra un elenco degli esami con la dose più alta.
In questa sezione tramite il campo “strumenti analisi” è anche possibile confrontare i set di dati di due studi in base alla descrizione studio locale, descrizione standard dello studio (elemento Lexicon) o protocollo selezionando anche i dispositivi della quale si desidera fare il confronto dose.
Figura 3.13 Confronto dose tra due diversi studi
3.2.3 Report
Dalla sezione Report, DoseWatch consente di generare report in formato PDF che vengono classificati in base alle modalità. I parametri da poter configurare nella generazione del report sono riportati nella figura 3.14.
P
ag
. 3
5
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Il CT Dose Performace Report è un report TC altamente configurabile da parte dell’utente la cui variabilità di generazione pagine va da 3 a 180 in base al tipo di configurazione (numero di parametri impostati, livello analitico richiesto etc.).
3.2.4 Amministrazione
L’ultima sezione Amministrazione consente di accedere a cinque strumenti:
1. Generale, per gestire configurazioni avanzate del software, che possono avere un impatto sui calcoli delle statistiche;
2. Gestione, per gestire i dati dei pazienti e dello studio e degli utenti;
3. Mappatura Lexicon, per mappare il descrittore dell’esame locale con quelli standard;
4. Strumenti, per esportare i dati in file Excel;
5. Informazioni su, per visualizzare le informazioni sulla versione software in uso.
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CAPITOLO 4
MATERIALI E METODI
I dati necessari allo studio sono stati estrapolati mediante l'utilizzo del software di monitoraggio della dose DoseWatch. Il software permette l’esportazione dei dati ottenendo tabelle Excel (Microsoft©) contenenti i dati relativi agli esami effettuati nel periodo e per modalità selezionata, in forma generale (in cui troviamo i campi principali, quali data dello studio, protocollo, ID del paziente, DLP ecc..) e dettagliata (grazie ai quali possiamo disporre anche dei parametri di scansione, quindi valori di kV, mAs, CTDIvol ecc..).
In prima analisi sono stati raccolti tutti gli esami effettuati su due macchine, collocate presso l’Unità Operativa Radiodiagnostica 1 dell’ Azienda Ospedaliera Universitaria Pisana (AOUP), rappresentate dalla GE Discovery HD 750 (128 strati) e la GE Lightspeed VCT (64 strati). Tali dati, successivamente, sono stati trasferiti su due diversi fogli di calcolo per poter procedere all'elaborazione.
Tabella 4.1 Macchine TC utilizzate
Unità Operativa Macchine Numero Esami
Radiodiagnostica 1
GE Discovery HD 750 128s 186
GE Lightspeed VCT 64s 758
I dati reperiti comprendono tutti gli esami eseguiti sulle apparecchiature da Dicembre 2013 a Dicembre 2016. La tipologia di esame oggetto di studio è la TC del torace serie basale visibile singolarmente per ogni studio su DoseWatch ma non esportabile direttamente dal software su Excel. Pertanto si è reso necessario applicare un filtro, mediante l’utilizzo di
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tabelle pivot, sui corrispondenti fogli di calcolo di tutti gli esami eseguiti dalle apparecchiature precedentemente creati.
Tabella 4.2 Parametri acquisiti
Sono state controllate tutte le nomenclature dei protocolli per le TC del torace utilizzate nelle due macchine per determinare il più utilizzato e quindi il più rappresentativo per questo studio, arrivando alla conclusione che il più comune protocollo utilizzato nei due apparecchi è il protocollo 5.1 TORACE STD.
Impostando questo protocollo come filtro sui due fogli di calcolo è stato possibile ottenere gli esami che corrispondevano a questa descrizione comprendendo però anche gli esami con più serie non oggetto di questo studio; è stato quindi necessario procedere all'applicazione di altri filtri.
Il filtro applicato a questo punto è stato per “Num. Series Non SmartPrep or Localizer = 1” in modo tale da ottenere solo la prima serie di ogni esame che per definizione corrisponde alla serie basale; in questo modo è stato identificato l'effettivo insieme di dati su cui
Parametri Note
Study date Data in cui è effettuato lo studio Accession number Numero di accesso del paziente Local study description Descrizione dello studio Study Protocol Name Tipo di protocollo utilizzato
Patient ID È univoco e riconosce tutti gli esami di un solo paziente Patient sex\age\birthdate Dati anagrafici relativi al paziente
Total DLP (mGy.cm) Dose dell’esame TC espressa in mGy·cm Num. Series Non SmartPrep or
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condurre l'analisi. Dal momento che il metodo con cui è acquisito lo scout, che servirà per procedere al corretto centraggio del paziente, influisce sul quantitativo di dose erogata, sono stati controllati tutti gli esami delle due apparecchiature per vedere se fosse stato fatto prima lo scout in antero – posteriore o in latero – laterale perché nel caso fosse stato eseguito prima quello in antero – posteriore e poi quello in latero – laterale la modulazione automatica della dose erogata dall'apparecchio sarebbe stata calibrata sull'ultima acquisizione scout e conseguentemente i parametri di esposizione sarebbero risultati più elevati del necessario. In queste due macchine invece vengono eseguite due scout la cui prima è sempre in proiezione latero – laterale.
I descrittori di dose utilizzati sono stati il DLP (mGy·cm) e il CTDIvol (mGy) per poter
consentire il confronto dei dati estrapolati dalle due apparecchiature.
La macchina Discovery HD 750 è dotata di un particolare algoritmo iterativo per la ricostruzione delle immagini, chiamato ASIRTM (Adaptive Statistical Iterative Reconstruction), il cui principale vantaggio sta nell’incorporazione di modelli fisici i quali permettono studi tomografici a dose ridotta preservando la qualità dell’immagine e riducendo i livelli di rumore. Al contrario della tradizionale retroproiezione filtrata (FBP), con questa modalità di ricostruzione le immagini non vengono create all’arrivo delle singole proiezioni, ma si creano piuttosto dei modelli statistici delle immagini stesse, che vengono continuamente corretti in base ai nuovi dati che, mano a mano, arrivano dalle successive misurazioni. Tali algoritmi possono essere utilizzati in percentuale variabile (es. 50% iterative reconstruction 50% FBP) ed il loro corretto utilizzo rappresenta una preziosa risorsa per l’ottimizzazione della dose radiante senza diminuire la qualità dell’immagine. È stato poi fatto un confronto tra la mediana del DLP calcolata sui pazienti con i quali era stato utilizzato ASIR e quelli in cui l'operatore non se ne era avvalso; di seguito prendendo in considerazione solamente gli studi con ASIR è stata calcolata la percentuale media di
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questo algoritmo utilizzata per poter paragonare in modo migliore e più esauriente le mediane del DLP e CTDI tra gli esami in cui era stato utilizzato o meno ASIR.
Per omogeneizzare ulteriormente il campione di dati sono stati selezionati solo gli esami effettuati su pazienti che rientravano nella fascia di età compresa tra i 20 e i 60 anni e con un determinato peso corporeo da normotipo, che però non era presente nei dati estrapolati dal software DoseWatch in quanto non inseriti al momento dell’esecuzione dell’esame, per cui è stato stimato e ricavato partendo dal presupposto che per un paziente normotipo in media si utilizza una tensione del tubo di 120 kV, ed è stato applicato un filtro con queste caratteristiche.
In tal modo si è reso possibile lo studio di una popolazione con delle caratteristiche più omogenee paragonando il valore di DLP per i pazienti normotipo con i quali era stato utilizzato ASIR e per quelli con i quali non era stato utilizzato e, quando utilizzato, la sua percentuale media.
È stato preso poi in considerazione un ulteriore descrittore di dose, ovvero l' SSDE che rappresenta la dose media misurata al centro del volume esaminato che era presente solo per gli esami dei pazienti in cui era stato utilizzato ASIR. Quindi si è calcolato questo valore per tutti gli esami rimanenti tramite un calcolatore esterno che dal diametro antero – posteriore e latero – laterale del paziente e il CTDIvol definiva sia il fattore SSDE (fSSDE)
che l’SSDE. Su questo valore è stata calcolata la mediana e poi confrontata con la mediana dell' SSDE relativo agli studi su cui era stato utilizzato ASIR.
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CAPITOLO 5
RISULTATI
5.1 Standardizzazione esami
Il primo risultato riscontrato che ci ha portati a fare un’analisi filtrata direttamente dal foglio di calcolo Excel è stata l’evidenza, tramite il CT Dose Performance Report generato da DoseWatch, della standardizzazione degli esami per Protocollo (5.1 TORACE STD) effettuati sulle apparecchiature. È stato possibile notare come sulla totalità degli esami eseguiti, gli esami standard per la TC Discovery HD 750 sono il 52%, mentre per la TC Lightspeed VCT sono il 51% (Figura5.1).
Questa percentuale descrive come i Protocolli variano in termini di numero di serie eseguite (non sono inclusi i localizzatori con un rapporto DLP/CTDIvol >=1,8 ).
Se i Protocolli presentano numeri di serie molto diversi, questa può essere l'indicazione di studi ripetuti o dell'uso incongruente di Protocolli, ad esempio, l'uso in un'ampia gamma di indicazioni cliniche. Per un determinato Protocollo, il numero di serie (NS) più usato definisce l'NS standard per questo Protocollo. Un esame viene pertanto considerato come
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standard se viene eseguito con il numero di sequenze utilizzato più di frequente, che per questo protocollo in esame risultava pari a 1.
In questi casi, tenendo in considerazione la totalità degli esami eseguiti in condizioni di esami standard e non standard per protocollo, che sono 1710 per la Discovery HD 750 e 891 per la Lightspeed VCT, il DLP medio risultava 682,87 mGy·cm per la 128 strati e 950,34 mGy·cm per la 64 strati (Figura 5.2).
Figura 5.2 Confronto dose sulla totalità degli esami eseguiti per protocollo 5.1 TORACE STD dalla GE Discovery HD 750 e la GE Lightspeed VCT
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5.2 Confronto dose TC Lightspeed VCT e TC Discovery HD 750
Dopo il filtraggio, la totalità degli esami presi in considerazione sono stati 758 per la TC Lightspeed VCT 64 strati e 186 per la TC Discovery HD 750 128 strati (Figura 5.3).
Figura 5.3 Numero esami presi in considerazione
A questo punto abbiamo studiato i valori medi di DLP per entrambe le TC osservando un discreto divario (Figura 5.4). Il valore della mediana del DLP calcolato sui dati relativi alla TC Lightspeed VCT 64 strati è pari a 368,07 mGy·cm (Figura 5.5) e quello calcolato sui dati relativi alla Discovery HD 750 128 strati risulta 334,94 mGy·cm (Figura 5.6). È bene evidenziare che, per entrambe le macchine, tali valori sono significativamente inferiori al valore riportato negli LDR (D.Lgs. 187/2000): il Livello Diagnostico di Riferimento per la TC del Torace è pari a 650 mGy·cm.
186
758
N° Esami
TC 128 TC 64
P
ag
. 4
4
P
ag
. 4
5
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Figura 5.4 Confronto dose su TC Torace serie basale per la Discovery HD 750 128s e la Lightspeed VCT 64 strati
Oltre al confronto generale è stata poi effettuata un’ulteriore analisi tra la dose ricevuta dai maschi (Figura 5.7 e Figura 5.8) e la dose ricevuta dalle femmine (Figura 5.9 e Figura 5.10) da entrambe le apparecchiature ed eseguito il calcolo della varianza per avere un indice di concentrazione/dispersione dei dati attorno al valore medio (Tabella 5.1). Nella Tabella 5.1 è confrontato il valore del Percentile DLP 25% e Percentile DLP 75% per entrambe le TC. 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 TC 128 TC 64
334,94
368,07
D LP ( m G y * cm )CONFRONTO DOSE
P
ag
. 4
7
P
ag
. 4
8
P
ag
. 4
9
P
ag
. 5
0
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Esami TC 64
Esami TC 128
N. Esami Femmine 330 73
N. Esami Maschi 428 113
Totale 758 186
Mediana Femmine DLP (mGy*cm) 278,92 254,80 Mediana Maschi DLP (mGy*cm) 423,75 413,55 Mediana Totale DLP (mGy*cm) 368,07 334,94 Varianza Femmine 63.354,92 25.549,49 Varianza Maschi 37.569,85 60.901,42 Varianza Totale 51.385,02 53.471,57 Percentile DLP 25% Totale (mGy*cm) 259,05 223,81 Percentile DLP 75% Totale (mGy*cm) 528,11 484,16
5.3 Modalità di utilizzo ASIR
Per la TC Discovery HD 750 128 strati è possibile avvalersi dell'utilizzo dell'algoritmo iterativo di ricostruzione ASIR che permette di abbassare i parametri di esposizione del tubo e quindi diminuire la dose erogata al paziente, oltre a consentire l'utilizzo dell' FBP per elaborare i raw data al momento dell'acquisizione. Nella grafica “dettagli studio” di DoseWatch è possibile valutare questo parametro e vedere in che percentuale è stato utilizzato nello studio preso in considerazione (Figura 5.11).
Figura 5.11
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Nel nostro caso, sui 186 studi in esame, 137 (73%) è stato eseguito sfruttando l’algoritmo iterativo ASIR (Figura 5.12). Di questi esami 124 (90,5%) sono stati effettuati con valore percentuale di ASIR del 50% (Figura 5.13).
Figura 5.12 Percentuale esami con utilizzo di ASIR
Figura 5.13 Esami con relativa percentuale di ASIR utilizzata
73%
27%
Utilizzo ASIR
% Esami utilizzanti Asir % Esami NON utilizzanti Asir
1 8 124 3 1 0 20 40 60 80 100 120 140 30% 40% 50% 60% 70%
N. esami con corrispondente % ASIR
utilizzata
Pag. 53
5.4 Confronto dose erogata con e senza ASIR in un campione
standardizzato
Prendendo in esame gli esami effettuati solamente sulla TC Discovery HD 750 128s abbiamo paragonato il valore della mediana del DLP registrato negli esami per i quali è stato utilizzato ASIR e per quelli in cui non era stato impiegato.
È stato possibile osservare che il valore della mediana del DLP per gli studi effettuati con ASIR è pari a 343,39 mGy·cm mentre per gli altri risulta essere 321,40 mGy·cm.
Supponendo che tali dati siano dovuti a delle disomogeneità relative alle differenti caratteristiche dei pazienti, abbiamo provveduto alla creazione di un gruppo standard di esami selezionando solo quelli eseguiti su pazienti corrispondenti alla fascia di età compresa tra i 20 e i 60 anni e con corporatura media (partendo dal presupposto che per un paziente normotipo si utilizza in media una tensione del tubo di 120 kV e impostando questo valore come filtro). Con questa procedura abbiamo osservato che il valore della mediana del DLP per gli studi condotti con l'utilizzo di ASIR risulta essere 408,85 mGy·cm mentre per gli altri è pari a 358,16 mGy·cm.
Un’ulteriore valutazione è stata fatta prendendo in considerazione soltanto la popolazione maschile con i risultati di 477,35 quando utilizzato ASIR e 413,55 quando non utilizzato (Figura 5.14).
Per ultimo è stata valutata la mediana del CTDIvol nelle condizioni di utilizzo e non di
Pag. 54 Figura 5.14 Mediana DLP nelle diverse popolazioni
Figura 5.15 Mediana CTDIvol per esami con utilizzo e non di ASIR
9,61 9,02
Mediana CTDIvol ASIR Mediana CTDIvol NoAsir
Mediana CTDIvol
321,40 343,39 358,16 408,85 413,55 477,35 Mediana DLP Totale NoASIR Mediana DLP Totale ASIRMediana DLP Normotipo NoASIR Mediana DLP Normotipo ASIR Mediana DLP Maschi Normotipo NoASIR Mediana DLP Maschi Normotipo ASIR
Mediana DLP
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CAPITOLO 6
DISCUSSIONE
Dai dati estrapolati abbiamo potuto osservare che per i due apparecchi non c'è una differenza significativa del valore medio di DLP.
Più precisamente per quanto riguarda la TC Discovery HD 750 128s questo valore risulta essere leggermente inferiore rispetto alla mediana del DLP calcolato per la TC Lightspeed VCT 64s. Questo era in qualche modo prevedibile alla luce delle innovazioni tecnologiche che hanno consentito uno sviluppo sia delle componenti hardware, sia dei materiali che costituiscono i detettori, sia per le componenti elettroniche. A questo si aggiunge un upgrade della tecnologia AEC (Automatic Exposure Control); si parla di software che a partire da informazioni ricavate dallo scanogramma, consentono di variare la corrente al tubo, durante la scansione, in base a spessore e densità del volume studiato, mantenendo il Noise Index ad un livello prestabilito. Infine è possibile l'utilizzo dell'algoritmo iterativo di ricostruzione ASIR il quale permette, grazie alla sua azione di denoising sulle immagini acquisite, di migliorare la qualità di immagini molto rumorose (acquisite con parametri di esposizione più bassi) e di conseguenza permette di ridurre il quantitativo di radiazioni ionizzanti cui è esposto il paziente.
Nonostante il valore trovato con la 128 strati sia effettivamente inferiore rispetto a quello calcolato per la 64 strati, la differenza non è così netta rispetto a quella che ci saremmo aspettati, pertanto possiamo asserire che anche se è stato utilizzato ASIR la sua applicazione non è stata particolarmente efficace in termini di riduzione di dose.
A tale riguardo, va sottolineato come il software DoseWatch registri la percentuale di ASIR utilizzata per ogni esame, ma non faccia riferimento al momento in cui è stato
Pag. 56
attivato. DoseWatch infatti non permette di definire se ASIR sia stato applicato nell'elaborazione dei raw data (permettendo di diminuire i parametri di esposizione del tubo) o se sia stato invece utilizzato per ricostruire successivamente le immagini derivanti dai raw data che però in questo caso saranno elaborati inizialmente solo con l' FBP. I nostri risultati ci hanno fatto supporre che probabilmente l'algoritmo di ricostruzione è stato utilizzato solamente per elaborare le immagini già acquisite allo scopo di migliorarne ancor di più la qualità, come illustrato nella figura 6.1. Infatti all’analisi dei mA e del CTDIvol, per le indagini eseguite con ASIR e senza ASIR, le rispettive mediane apparivano
