Adobe Systems Biofyzikální ústav Lékařské fakulty, Masarykovy university, Brno 1 Přednášky z lékařské biofyziky Bezpečnost pacientů: Ochrana pacientů před ionizujícím zářením Kvalitní zdravotní péče: Kvalita zobrazení v radiologii Tato přednáška je z větší části založena na prezentaci Carmela J. Caruany z Oddělení Biomedicínské fyziky Ústavu zdravotní péče, Maltská univerzita piel ZnakX.gif (4598 bytes) eye_less 2 Základy ØIonizující elektromagnetické záření: f > 3x1015 Hz tj. l < 100 nm (UV, rtg a gama), má dostatek energie pro ionizaci atomů tvořících naše tělo. Ø ØIonty způsobují tvorbu VOLNÝCH RADIKÁLŮ (H, OH z vody) a vysoce chemicky reaktivních sloučenin, např. H2O2, které vyvolávají změny biologicky významných molekul, např. DNA, a vedou k biologickým účinkům jako je kancerogeneze a mutageneze. Ø ØČím vyšší je počet fotonů absorbovaných tělem a čím vyšší je energie těchto fotonů, tím vyšší je počet vytvářených volných radikálů, tím vyšší je riziko. Equations for H, OH and H[2]O[2]formation: H[2]O^+ H^+ + OH e^- + H[2]O H[2]O^- H + OH^- ^ OH + OH H[2]O[2] 3 Kvalita obrazu a dávka Obecně platí, že lepší obraz vyžaduje více fotonů a tím i vyšší dávku! 4 Čím je nutno se zabývat? Dávky ionizujícího záření vedou ke skutečnému riziku – pacient to nepociťuje, avšak k poškození došlo, některé z buněk jeho těla se změnily! ODŮVODNĚNOST: Je rentgenový snímek opravdu nutný pro diagnózu z hlediska kriterií následné péče? Je pro pacienta prospěch větší než riziko? Lze využít dřívější snímky? Lze použít MRI nebo ultrazvuk (neionizující záření)? Moderní kvalitní radiologické postupy jsou OPTIMALIZOVÁNY = přesná diagnóza při současném vyhnutí se zbytečným dávkám u pacientů Přesná diagnóza vyžaduje obrazy vysoké kvality, což však pro pacienta často znamená vyšší dávku! OPTIMALIZOVANÉ POSTUPY (SLUŽBY): Vyhýbání se opakováním Používání zobrazovacích zařízení, která mají požadované ukazatele výkonnosti Používání protokolů, které poskytují obrazy s právě dostatečnou kvalitou obrazu pro přesnou diagnózu 5 Obsah přednášky ØVeličiny a jednotky používané pro odhad rizika ØDosimetry a detektory záření ØBezpečnost pacientů: dávky ionizujícího záření ØKvalita ve zdravotní péči: kvalita zobrazení pro vysokou přesnost diagnostiky ØOptimalizace dávek: vztah mezi dávkou a kvalitou zobrazení v radiologii ØRizika a dávky u CT a intervenční radiologie Rentgenové záření je nejčastěji používaným ionizujícím zářením v medicíně. Proto se tato přednáška zabývá jeho aspekty bezpečnostními a vlivem na kvalitu zdravotní péče. Platí však, že s podobnou problematikou, tj. s obecnými pravidly pro bezpečnou práci s přístroji, se stejnými jednotkami a dozimetrickými veličinami se setkáváme i v nukleární medicíně a radioterapii. 6 Veličiny a jednotky pro odhad rizika Efektivní dávka: D = ABSORBOVANÁ DÁVKA, množství energie pohlcené ve tkáni o jednotkové hmotnosti. Jednotka J/Kg (Gray Gy). Čím vyšší je absorbovaná dávka, tím více iontů se vytváří a tím je vyšší riziko. Váhový faktor záření je nutný, protože některé druhy záření jsou nebezpečnější než jiné: hodnota 1 platí pro záření gama a rtg (vnější i vnitřní ozáření), 0 pro alfa (vnější), 20 pro alfa (vnitřní). Tkáňový váhový faktor je nutný, protože různé tkáně mají různou radiosenzitivitu. Efektivní dávka se často označuje jednoduše jako „dávka“. Jednotkou je sievert Sv (obvykle se používá mSv). wT = tkáňový váhový faktor wR = váhový faktor záření Beta and X/gamma have same weighting factor (confirm) because in X / gamma it is in fact an electron that delivers the dose during absorption or scatter. 7 Radiosensitivita (pro kancerogenezi, mutagenezi): tkáňový váhový faktor (Ref. 96/29/Euratom) 8 Staré veličiny a jednotky (dnes používané jen v USA) Ø1 Rad = 0,01Gy Ø Ø1 Rem = 0,01Sv Ø ØFaktor kvality = váhový faktor záření ØDávkový ekvivalent = faktor kvality x absorbovaná dávka ØRoentgen (R): stará jednotka expozice používaná jen pro záření rtg a gama ve vzduchu (definice viz učebnice) 9 Dozimetry (čidla absorbované dávky) Obvykle jsou používány pro měření absorbovaných dávek u pacientů nebo zaměstnanaců. Efektivní dávky pak mohou být vypočteny z absorbovaných dávek. Dozimetry používané dnes v medicíně: a) Založené na termoluminiscenci, např. fluoridu lithného. Ionizující záření uvádí některé elektrony do stabilních excitovaných stavů, kde mají vyšší energii než ve stavu základním. Po zahřátí látky se elektrony vracejí do základního stavu, což je provázeno vyzářením viditelného světla. Jeho intenzita je úměrná absorbované dávce. Všechny medicínské osobní dozimetry nošené na oděvu jsou dnes tohoto typu. Mohou být vyráběny i jako prsteny pro měření absorbované dávky v prstech, například při práci s radiofarmaky v nukleární medicíně. Jsou kladeny i na kůži pacientů pro měření vstupních dávek. b) Založené na polovodičích: Ionizující záření způsobuje přeskoky elektronů z valenčních vrstev do vodivostního pásu polovodičů (vnitřní fotoefekt) a zvyšuje tak jejich elektrickou vodivost. S polovodičovými dozimetry se příležitostně setkáváme jako s miniaturizovanými sondami, které se zavádějí i do tělesných dutin. Měří pak přímo dávku absorbovanou pacientem. 10 Dozimetry (čidla absorbované dávky) c) Fotografické metody jsou založeny na schopnosti ionizujícího záření vyvolat zčernání fotografické emulze (filmu). Osobní dozimetry: Film je uvnitř plastového pouzdra a obvykle má fotografické emulze na obou stranách. Jedna emulze je citlivější („rychlá“), druhá méně citlivá („pomalá“). Pouzdro má okénka s různými filtry (hliník, cín, olovo a kadmium) pro určení druhu ionizujícího záření. Tyto dozimetry nosí lidé pracující v radiochemických laboratořích aj. Absorbovaná dávka je určována ze stupně zčernání filmu. d) Metody založené na ionizaci plynu (ionizační komory) využívají schopnosti ionizujícího záření vytvářet ionty. Přítomnost iontů zvyšuje elektrickou vodivost plynu. Vytvořený náboj je úměrný dávce, velikost proudu dávkovému příkonu. Ionty zanikají rekombinací a čidlo může být znovu použito. 11 Počítače záření ØPočítače záření jsou detektory záření, které detekují jednotlivé fotony nebo částice a tudíž je umožňují počítat. ØGeiger-Müllerův počítač je založen na ionizaci plynu, přičemž hodnota napětí na elektrodách je taková, že i jednotlivý foton či částice ionizujícího záření vytváří dostatek iontů k tomu, aby mohla být detekována. Napětí mezi elektrodami je tak vysoké, že dokonce sekundární ionty mohou ionizovat neutrální molekuly a nastává tzv. multiplikace neboli lavinový efekt. „Lavina" iontů zasahujících jednu z elektrod je registrována jako krátký napěťový impuls. Počet impulsů udává počet fotonů nebo částic. Velikost impulsu však nezávisí na energii fotonu, a proto tento počítač nelze použít pro měření energie částic. 12 Geiger-Müllerův počítač GMTUBE K – válcová katoda, A – centrální drát anody, O – vstupní okno, I - izolátor, R – pracovní odpor, C – kondenzátor kapacitní vazby, Co – svorky čítače. Geiger-Müllerův (GM) počítač se skládá z GM trubice, zdroje vysokého stejnosměrného napětí a elektronického čítače impulsů. GM trubice je dutý válec s kovovým vnitřním povrchem. Tato kovová vrstva je katodou. Centrální drát je pozitivně nabitou anodou. GM trubice je obvykle plněna argonem s 10 % zhášedla (např. ethanolových par). Zhášedlo zastavuje proces multiplikace iontů a tím zabraňuje tvorbě stálého elektrického výboje mezi anodou a katodou. Doba trvání lavinovité ionizace je velmi krátká, přibližně 5 ms. Během této doby však trubice není schopna reagovat na jinou částici ionizujícího záření. Tato mrtvá doba je důležitou charakteristikou každé GM trubice. Způsobuje chybu měření, kterou lze odstranit výpočtem. 13 Scintilační počítač Scintilační počítače jsou optoelektronická zařízení (používaná například v gama kamerách), která mohou měřit jak počet jednotlivých fotonů či částic, tak i jejich energii. Scintilační počítač se skládá ze scintilátoru, fotonásobiče a elektronické části – zdroje vysokého napětí a čítače impulsů. Scintilátor je látka, v níž dochází ke scintilaci (tvorbě malých záblesků viditelného světla) po absorpci energie ionizujícího záření. Světlo vzniká při deexcitačních a rekombinačních procesech. Nejúčinnějšími scintilátory jsou krystaly jodidu sodného aktivované stopami thalia. 14 Scintilační počítač Scintilátor je uzavřen ve světlotěsném pouzdře. Jedna strana pouzdra je průhledná, takže vznikající fotony se mohou dostat do fotonásobiče, který měří světlo nízké intenzity. Fotony zasahují fotokatodu – velmi tenkou vrstvu kovu s nízkou vazebnou energií elektronů. Z katody vyražené elektrony jsou přitahovány a urychlovány nejbližší kladně nabitou elektrodou, první dynodou. Dynody vytvářejí kaskádu např. deseti elektrod. Při každém dopadu elektronů je v průměru vyraženo šest sekundárních elektronů. Tyto elektrony jsou přitahovány k další dynodě, kde se proces opakuje. Vznikající napěťové impulsy se počítají v elektronické části přístroje. Velikost impulsů je dána energií částic ionizujícího záření. SCINDET Scintilační detektor. I – ionizující záření, S - scintilátor, FK - fotokatoda, D - dynody, A - anoda, O - světlotěsné pouzdro. Znázorněn je vznik pouze jediného fotonu, který vyráží pouze jediný elektron z fotokatody. Adobe Systems Rizika spojená s ionizujícím zářením 16 Správný pohled na rizika plynoucí z ionizujícího záření Rizika v nemocnici: z fyzikálních, chemických a biologických činitelů Fyzikální činitelé: mechanické, elektrické, magnetické, optické, ionizující záření Ionizující záření je jedno z nejméně rizikových Protože se však získávají miliony obrazů ročně, riziko se zvyšuje pro populaci jako celek. Určité riziko je spojeno s každým mSv, např. 50 případů výskytu rakoviny na milion vyšetřených na jeden mSv. Lékařské dávky záření rostou s nástupem ‘better safe than sorry’ medicíny a se snadností používání moderních zařízení (např. spirální CT ve srovnání s konvenčním CT před dvaceti lety, digitální radiografie ve srovnání se snímkováním na film). Proto EU vytvořila směrnici pro ochranu pacientů před zářením (97/43/EURATOM). Radiolog. výkon Nominální dávka v mSv Riziko vzniku nádorů Počet případů rakoviny „navíc“, kdyby byl každý občan EU takto 1x vyšetřen Snímek hrudníku 0.1 1 z 200,000 3700 Skiaskopie 5 1 z 4000 185,000 CT snímek 10 1 z 2000 370,000 Intervenční radiologie 50 1 z 400 1,850,000 17 Charakteristika biologických účinků ØAkutní (účinek se projeví v krátkém čase, např. loupání pokožky po intervenční radiologii) nebo pozdní (účinek se projeví po delším čase, např. vznik nádoru) ØDeterministické (existence prahové dávky, nulové riziko při dávce nižší, např. zákal oční čočky, poškození kůže, poškození mozku u plodu) nebo stochastické (žádný práh, riziko úměrné dávce, riziko není nikdy nulové, např. vznik nádorů, mutageneze) dávka riziko stochastické účinky deterministické účinky riziko dávka 18 Účinky záření na buňky ØBuňky se vyznačují největší radiosenzitivitou během mitózy (dělení buněk) ØÚčinky záření na buňky: - Smrt buňky před mitózou nebo po ní (není příliš důležité, pokud neumírá příliš mnoho buněk, takže tkáň trpí – například v intervenční radiologii) - Opožděné nebo prodloužené mitózy - Abnormální mitózy následované opravami - Abnormální mitózy následované replikací – toto je zpravidla největší problém u zobrazovacích metod – mohou vést ke kancerogenezi a mutagenezi 19 Deterministické účinky: Oči ØOční čočka je vysoce radiosenzitivní a navíc je obklopena vysoce radiosenzitivními kuboidními buňkami. ØVznik zákalu čočky (katarakty) eye_less 20 Účinky na kůži DERMIS EPIDERMIS Buňky zárodečné vrstvy epidermis, vysoce mitotické (a proto velmi radiosenzitivní) From “Atlas de Histologia...”. J. Boya skin_bre dermatitida = zánět (bolest, zvýšená teplota, erytém) kůže způsobený vnějšími činiteli ablace = odstranění tkáně skalpelem, laserem aj. 21 Těhotné ženy : Účinky na embryo a plod Existují tři druhy účinků: letální, vrozené abnormity (např. porušení CNS) a pozdní účinky (např. dětská nádorová onemocnění a genetické poruchy zjištěné dlouho po porodu). Čas (měsíce) Letální Vrozené Před nidací vajíčka Organogeneze 1 3 2 rizika Conceptus: unborn child from conception to birth embryo: 0 - 8 weeks fetus: 9th week till birth 22 Ochrana embrya a plodu ØŽena v plodném věku: ochrana možného embrya a plodu při rentgenovém snímkování oblasti od kolen až po bránici Ø ØDotazovaní na těhotenství, těhotenský test, pravidlo 28 dnů (od konce předchozí periody) Ø ØS výjimkou procedur vyžadujících vysoké dávky může být snímkování prováděno normálně s určitými dodatečnými bezpečnostními opatřeními. Před plánovanými výkony ale může být žádána antikoncepce. 23 Radiosenzitivita buněk ØZákon Bergonié a Tribondeau: radiosenzitivita buněk je úměrná rychlosti dělení buněk (frekvenci mitóz) a nepřímo úměrná úrovni buněčné specializace (diferenciace). Ø ØVysoká citlivost: kostní dřeň, spermatogonie, granulózní tkáň obklopující vajíčko Ø ØStřední citlivost: játra, štítná žláza, pojivová tkáň, cévní endotel Ø ØNízká citlivost: nervové buňky (mozek je jednou z nejméně citlivých částí těla!!) Ø ØČím je pacient mladší, tím jsou jeho tkáně radiosenzitivnější. Zvýšená obezřetnost v pediatrii (malé děti jsou 3x radiosenzitivnější než dospělí) 24 Cílová anatomie/patologie a výsledná kvalita zobrazení 25 Výsledné kvality zobrazení (image quality outcomes) Základní terminologie ØCílová anatomie / patologie: co chceme vidět na obraze, např. zlomeniny kostí, nádory atd. ØVýsledná kvalita zobrazení cílů (Target Image Quality Outcomes): jaké kvality musíme mít u obrazu, abychom byli schopni vidět cílovou anatomii a patologii dostatečně zřetelně pro stanovení přesné diagnózy, např. ostré obrysy. 26 Snímek dětského zápěstí Cílová anatomie/patologie: měření štěrbin mezi karpálními kůstkami v zápěstí (u dospělého nejsou štěrbiny větší než 2 mm) Výsledná kvalita zobrazení cíle: OSTRÉ obrysy hand x-ray 27 Boční projekce hrudníku LatChest3%5B1%5D Cílová anatomie/patologie: Rozlišení mezi vzestupnou částí aorty (AA) a levou plicní tepnou (LPA) při boční projekci hrudníku. Výsledná kvalita zobrazení cíle: rozlišení málo kontrastních tkání 28 Mamografie microcalcification calcification size and shape Mikrokalcifikace Zvětšený pohled na mikrokalcifikace Cílová anatomie/patologie: mikrokalcifikace v ženském prsu Výsledná kvalita zobrazení cíle: vysoká ROZLIŠITELNOST velmi malých objektů 29 Cílová anatomie / patologie Požadované kvality zobrazení cílů rozlišení karpálních kůstek ostré obrysy blízké vícenásobné zlomeniny separované obrazy blízkých lineárních objektů malé kalcifikace v plících vysoká rozlišitelnost velmi malých objektů rozlišení tukové a svalové tkáně vysoký kontrast u málo „vzájemně“ kontrastních tkání hodnocení zvětšeného srdce přesné zobrazení geometrie, tj. žádné zkreslení obrazu rozlišení stejnorodých zdravých tkání stejnoměrnost stupně šedi nebo textury v obraze zdravé tkáně 30 Ukazatele výkonnosti, standardy výkonnosti a kvalita obrazu (v dalším textu pomíjíme specifika přístrojů, které dosud pracují s fotografickým filmem) 31 Ukazatele výkonnosti rentgenových přístrojů Definice: Ukazatel výkonnosti přístroje je měřitelná fyzikální specifikace lékařského přístroje poskytující informaci o tom, jak je přístroj kvalitní. Standardy výkonnosti lékařských přístrojů jsou doporučené hodnoty ukazatelů výkonnosti. Ø ØPROSTOROVÉ ROZLIŠENÍ (SR – spatial resolution) Ø ØROZLIŠENÍ KONTRASTU (CR – contrast resolution) Ø ØPOMĚR SIGNÁL – ŠUM (SNR – signal-to-noise ratio) Ø ØGEOMETRICKÁ PŘESNOST Ø ØUNIFORMITA 32 Prostorové rozlišení (SR) ØPoložte testovací objekt pro SR na vyšetřovací stůl rentgenového přístroje a exponujte. Ø ØSR je maximální prostorová frekvence, která může být zřetelně viděna. 33 Objekty s různou prostorovou frekvencí PROSTOROVÁ FREKVENCE (SF) = počet dvojic čar (line pair, lp) na 1 cm 1cm SF=5 lp/cm SF=7 lp/cm SF=10 lp/cm olovo plast Dvojice čar 34 Limitní SR (LSR) 35 Rozlišení kontrastu (CR) CR testovací objekt Disky vyrobené z materiálu s klesajícím kontrastem (tj. rozdílem jejich koeficientu útlumu a koeficientu útlumu okolního materiálu) 36 Rozlišení kontrastu (CR) • Položte testovací objekt na vyšetřovací stůl a exponujte. • CR – nejmenší pozorovatelný kontrast. • Povšimněte si, že CR závisí na velikosti disku. CR nevidíme CR 37 Typický testovací objekt pro rozlišení kontrastu Rozlišení kontrastu (CR) 38 Šum Granite V praxi: nízký šum V praxi: vysoký šum 5% Detektor zakryjeme tenkým stejnorodým měděným plátem a exponujeme. Příčinou šumu je náhodná proměnlivost fluence energie ve svazku rentgenového záření (energie procházející jednotkovou plochou Jm-2) a nestejná citlivost detektoru v jeho ploše. Ideální rentgenka a detektor a detektor: nulový šum 39 Měření poměru signál/šum (SNR) • Proveďte mnoho náhodných měření stupně šedi (pomocí densitometru u filmu nebo s použitím programového vybavení pro zpracování obrazu u digitálních systémů) a sestrojte histogram. • šum = SD = směrodatná odchylka • poměr signál/šum = SNR = průměr / směrodatná odchylka Vysoký šum velká SD nízký SNR Ideální rentgenka a detektor: nulový šum, nulová SD Nízký šum, malá SD vysoký SNR 40 Geometrická přesnost Geometrickou přesnost měříme např. takto: podél vhodně zvolených os změříme velikosti obrazů a srovnáme se skutečnou velikostí objektů. Zkreslený tvar Špatná poloha 41 Stejnorodost (uniformita) Vysoká stejnorodost Nízká stejnorodost Testováno pomocí zobrazení jemné kovové síťky. Můžeme najít oblasti, kde je odlišný obraz (tmavší, méně ostrý) ve srovnání se zbytkem obrazu). Small grid 42 Cílová anatomie / patologie Požadované kvality zobrazení cílů Nejdůležitější ukazatel výkonnosti rozlišení karpálních kůstek ostré obrysy vysoké prostorové rozlišení blízké vícenásobné zlomeniny separované obrazy blízkých lineárních objektů vysoké prostorové rozlišení malé kalcifikace v plících vysoká rozlišitelnost velmi malých objektů nízký šum rozlišení tukové a svalové tkáně vysoký kontrast u málo „vzájemně“ kontrastních tkání vysoké rozlišení kontrastu hodnocení zvětšeného srdce přesné zobrazení geometrie, tj. žádné zkreslení obrazu vysoká geometrická přesnost rozlišení stejnorodých zdravých tkání stejnoměrnost stupně šedi nebo textury v obraze zdravé tkáně Stejnorodost (uniformita) [USEMAP] 43 Obecné poznámky Vždy je nutno zvolit zařízení, jež má ukazatel výkonnosti, který nejlépe zviditelní studovanou anatomii/patologii. Pokus o zlepšení jednoho ukazatele výkonnosti může vést ke zhoršení jiného, takže je nutná opatrnost a kontrola, který ukazatel výkonnosti je nejdůležitější. Pokusy o zlepšení ukazatelů výkonnosti často vedou k vyšším pacientským dávkám (je nutné si položit otázku, zda zlepšený ukazatel výkonnosti je skutečně nutný pro zlepšení přesnosti diagnózy) Protokoly musí být sestaveny tak, aby nedošlo ke zhoršení těchto ukazatelů výkonnosti. 44 Pro vyšší prostorové rozlišení Zařízení: Rentgenka: použijte zařízení s nejmenším dostupným ohniskem Digitální radiografie: použijte digitální snímač s největším počtem pixelových senzorů na jednotku plochy Protokol: Využijte nejmenší ohnisko dostupné na vašem zařízení. Nastavte větší vzdálenost zdroje od pacienta. Zmenšete vzdálenost pacienta od detektoru – v případě nutnosti použijte kompresi pacienta. Vyhýbejte se geometrickému zvětšení, je-li to možné. Minimalizujte vliv pohybů pacienta (použijte krátké expozice, imobilizujte pacienta, dejte mu řádné instrukce). Používejte digitální zoom. 45 Pro vyšší rozlišení kontrastu Zařízení: Digitální radiografie: používejte zařízení s analogově-digitálním převodníkem o vysokém rozlišení. Protokol: Využijte nižší napětí rentgenky. Minimalizujte dopad rozptýleného záření na detektor (minimalizuje velikost pole, tloušťku ozařované části těla, použijte Buckyho clonu, zmenšete vzduchovou štěrbinu mezi pacientem a detektorem. Digitální radiografie: použijte diagnostické okno (viz CT). 46 Pro lepší poměr signál/šum (SNR) Zařízení: Digitální: používejte detektory s nízkým elektronickým šumem. Protokol: SNR je úměrný druhé odmocnině počtu fotonů dopadajících na jednotku plochy detektoru. Proto čím vyšší je počet fotonů, tím je lepší SNR. Z toho důvodu používejte vyšší proud rentgenkou (vyšší žhavení katody) a méně citlivé detektory (obojí však vede k vyšším pacientským dávkám L). 47 Pro vyšší geometrickou přesnost Zajistěte řádné centrování svazku, aby se omezilo zkreslení. Zajistěte správné polohování pacienta (objekt zájmu by měl být rovnoběžný s detektorem) pro omezení zkreslení. Výhodná je velká vzdálenost zdroje od pacienta a malá vzdálenost pacienta od detektoru – v případě nutnosti použijte kompresi pacienta, aby se zmenšilo geometrické zvětšení. 48 Pro vyšší stejnorodost (uniformitu) Zařízení: Digitální: používejte vysoce kvalitní digitální snímače. Protokol: Používání filtrů vykrývajících ty části těla, které nevyžadují vysokou intenzitu záření (např. plíce). Využití „heel efektu“ – nestejnorodosti svazku vznikající v důsledku nesymetrického pohlcování záření v materiálu anody. (Ohnisko je totiž těsně pod povrchem anody.) heel effect White marble 49 Ujistěte se o nepřítomnosti artefaktů Žádné artefakty Artefakty přítomny • Artefakty: struktury v obrazu, které nejsou v zobrazovaném objektu a které jsou zapříčiněny poškozeným zařízením (nebo jeho nesprávným použitím) • Hledejte artefakty v každém testovacím obrazu Adobe Systems Optimalizace pacientských dávek v radiologii 51 Ochrana pacientů před zářením Základní problémy ØKaždý snímek získaný pomocí ionizujícího záření s sebou nese riziko pro pacienta, a proto si musíme položit otázky: Můžeme použít nějakou jinou metodu, která nezatěžuje pacienta ionizujícím zářením (např. ultrazvukem nebo MRI)? Je daný snímek opravdu nutný? – použijme „kriteria následné péče“ (referral criteria). ØJakmile se rozhodneme pro získání snímku, pak: Nejdůležitější je přesná diagnóza. Přesná diagnóza vyžaduje obrazy s odpovídajícími kvalitami zobrazení Aby bylo možno zlepšit kvality zobrazení, potřebujeme zlepšit ukazatele výkonnosti, což často vyžaduje vyšší pacientské dávky! 52 Příklady „kriterií následné péče“ (A) Zaslepené klinické studie, meta-analýzy, systematické přehledy, (B) experimentální nebo jednotlivé klinické studie, (C) doporučení vychází z názoru odborníka a má podporu uznávaných autorit. http://ec.europa.eu/energy/nuclear/radioprotection/publication/doc/118_en.pdf 53 Etické principy ICRP ØPrincip zdůvodnitelnosti (Justification principle): Použijte zobrazení za pomoci ionizujícího záření jen tehdy, když prospěch pro pacienta (zlepšení zdravotního stavu) převažuje nad rizikem – řiďte se „kriterii následné péče“. Ø ØPrincip omezení dávky: Kontrolujte pravidelně, zda dávky absorbované pacientem nepřekračují diagnostic reference level (DRL) dávek doporučených pro danou zvláštní studii – existují DRL definované na úrovni EU, většinou však jen na úrovni národní nebo dokonce místní. Ø ØPrincip optimalizace: Aby bylo omezeno riziko pro pacienta, vyhýbejte se opakovanému snímkování a snižujte dávku na minimum nutné právě pro přesnou diagnózu, tedy ne tak, aby došlo ke ztrátě přesnosti diagnózy. 54 Optimalizace pacientských dávek při rentgenovém vyšetření: ØPoužívejte zařízení pracující s nízkými dávkami. Ø ØPracujte podle protokolů zajišťujících nízké dávky. Ø ØUjistěte se, že postup spadá do vaší kompetence. Ø ØProvádějte pravidelnou kontrolu kvality zařízení, aby jste zamezili opakovanému snímkování (kontrola kvality = pravidelná kontrola ukazatelů výkonnosti, abyste se přesvědčili, že nedošlo k jejich zhoršení) Ø ØProvádějte pravidelnou analýzu vadných snímků (reject analysis) Ø ØKdyž je to nutné, nechte si poradit: využijte služeb experta (v ČR – radiologického fyzika). Světlý vodorovný 55 Používejte zařízení pracující s nízkými dávkami ØSilnější stínítka (zhoršují však prostorové rozlišení) Ø ØŽádná Buckyho clona (zhoršuje se však rozlišení kontrastu, vyhýbejte se používání clony u dětí a malých dospělých – malé tělo – málo rozptýleného záření) Ø ØPoužívejte imobilizační pomůcky u dětí a starých osob. Ø ØPoužívejte KAPmetr pro monitorování dávek absorbovaných pacientem. ØPoužívejte správné filtry (odstraňují fotony o velmi nízké energii, které jsou absorbovány již v kůži) Ø ØPožívejte zařízení pro automatickou expozici - Automatic Exposure Device (AED). 56 Ukazatel výkonnosti pro dávku dodávanou přístrojem diamentor_ci KAPmetr (Kerma Area Product – součin dávky a plochy, někdy též DAPmetr – Dose Area Product) 57 Používejte protokoly pro nízké dávky ØVymezte (kolimujte) svazek tak, aby bylo ozařováno co nejmenší pole (zlepšuje se tím i CR) Ø ØChraňte radiosenzitivní orgány (gonády, prsy, oči, štítnou žlázu …): pomocí kolimace svazku, správného projekčního úhlu, použitím ochranných pomůcek jako např. zástěr z olovnaté gumy a chráničů gonád. Ø ØPoužívejte správnou projekci – pro snímky lebky a hrudníku je např. nejlepší projekce zadopřední. ØNikdy nepoužívejte vzdálenost zdroj-pokožka kratší než než 30 cm ØPoužívejte kompresi pacienta, aby byl ozářen co nejmenší objem tkáně (zlepšuje prostorové i kontrastní rozlišení) ØŘádně instruujte pacienty, aby se snímkování nemuselo zbytečně opakovat Adobe Systems European Commission (radiological protection pages): europa.eu International Commission on Radiological Protection: www.icrp.org World Health Organization: www.who.int International Atomic Energy Agency: www.iaea.org United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation: www.unscear.org Webové stránky s dodatečnými informacemi o zdrojích a účincích záření Adobe Systems Pacientské dávky u CT (povinné jen pro RA) 60 Pacientské dávky u CT: současný stav ØCT je procedura zatěžující pacienty vysokými dávkami Ø ØCT se neustále rychle rozvíjí Ø ØČetnost vyšetření CT rychle vzrůstá, v některých zemích o desítky procent. ØProč se zvyšuje četnost vyšetření? ØPřed dvaceti lety vyžadovalo standardní CT vyšetření hrudníku dobu několika minut, zatímco dnes může být podobná informace získána během jediného zadržení dechu, což je příjemné z hlediska pacientů i vyšetřujících. 61 Proč zvýšená dávka? ØČím vyšší je dávka, tím je lepší kvalita obrazu. ØProjevuje se tendence zvětšování objemu tkáně zahrnutého do jednotlivého vyšetření ØModerní spirální CT značně usnadnilo objemové snímání bez mezer mezi vrstvami ØProtože CT umožňuje automatickou korekci obrazu, používají se někdy nevhodné (zpravidla příliš velké) expozice pro útlejší části těla, respektive nízké expozice pro silnější části. ØMnozí radiologové věří, že moderní CT přístroje, které jsou velmi rychlé, zatěžují pacienty menší dávkou záření – krátké expozice však vyžadují vyšší intenzitu záření (hodnotu proudu procházejícího rentgenkou). 62 Radiosenzitivní orgány vyžadující ochranu U CT hrudníku je vysoká dávka záření v prsech U CT mozku dostává vysokou dávku oční čočka U CT mozku a hrudníku dostává vysokou dávku štítná žláza U CT pánve dostávají vysokou dávku gonády 63 Srovnání dávek u CT a konvenčního rentgenového vyšetření CT vyšetření Efektivní dávka (mSv) Konvenční vyšetření rtg Efektivní dávka (mSv) Hlava 2 Lebka 0,07 Hrudník 8 Hrudník PA 0,02 Břicho 10-20 Břicho 1,0 Pánev 10-20 Pánev 0.7 64 Přístroje CT s nízkou dávkou Automatická modulace proudu procházejícího rentgenkou (při nestejné velikosti řezů tělem pacienta) Rentgenka neobkružuje pacienty v úplném kruhu: stačí např. 270 stupňů u CT hlavy (vynechává se frontálních 90o), což šetří oči. Naklánění „gantry“ a tím i roviny řezu za účelem vyhnutí se velmi citlivým orgánům Možnost zvláštního pracovního režimu pro děti a malé pacienty 65 Nízkodávkové protokoly Omezení snímaného objemu jen na to, co je nutné Stínění povrchových orgánů jako je štítná žláza, prsy, oči a gonády, zejména u dětí a mladých dospělých. U CT hrudníku může dávka v prsech dosáhnout 30 – 50 mGy, i když se nejedná o cílovou anatomii. Jestliže se zmenší tloušťka vrstvy (řezu, slice), aby bylo dosaženo vyššího axiálního (osového) prostorového rozlišení, pak je nutno zvýšit dávku. Konvenční CT: omezení počtu řezů a zvýšení jejich odstupu. Spirální CT: větší strmost „spirály“ omezuje dávku Zvláštní protokoly pro pediatrické pacienty (např. s nižším proudem přes rentgenku) 66 Pacientské dávky v intervenční radiologii: okolnosti Jedná se o zdlouhavé, složité, obtížné a někdy opakované procedury, z čehož vyplývají prodloužené expoziční časy – mohou vést k vysokým pacientským dávkám. Povinné jen pro RA 67 Pacient: Radiodermatitida Hyper & hypo pigmentace, s telangiektasiemi Atrofické zatvrdlé plaky Image2 Chronická radiodermatitida u 17-leté pacientky po dvou radiofrekvenčních ablačních procedurách „pod rentgenem“ 68 Pacient: vážné poškození pokožky vysokými dávkami Příklad chronického poškození kůže i podkoží kumulativní kožní dávkou kolem 20 Gy po koronární angiografii a dvou angioplastikách Image6 69 Technická opatření pro ochranu pacientů ØExpozice: impulsní mód (nespojitá expozice) s proměnlivou frekvencí snímků 50, 25, 12.5, 6 za sekundu ØZobrazení dávky na displeji (celková délka skiaskopie, počet snímků, kumulativní DAP) ØMinimalizovat: dobu skiaskopie a použití modu s vysokou kvalitou obrazu ØKrátké přerušované expozice pomocí pedálového spínače ØDlouhé procedury: redukce dávky u ozařované kůže například zaměřením cíle pod jiným úhlem. ØMinimální používání zoomu, který vede k vyšším pacientským dávkám ØJe třeba mít na paměti, že dávkové rychlosti jsou vyšší a dávky se akumulují rychleji u velkých pacientů. ØDetektor obrazu musí být co nejblíže k pacientovi. ØVždy kolimovat svazek co nejpřesněji jen na oblast zájmu. Adobe Systems homer_brain Autoři: Carmel J. Caruana, Vojtěch Mornstein Revize překladu: Aleš Bourek Revize obsahu: Ivo Hrazdira Poslední úprava a ozvučení: květen 2021