misura delle grandezze dosimetriche in radiologia convenzionale e

Apparecchi e strumenti di misura per il
rilevamento della dose in radiologia
convenzionale e interventistica
(ICRU REPORT 74)
dr. Christian Fulcheri
Scuola di specializzazione in Fisica Sanitaria
Università degli Studi di Firenze
Terminologia
Stima della dose
• La dose assorbita agli organi
o tessuti non è una
grandezza direttamente
misurabile
• KERMA: per le misure in aria
(taratura strumenti)
– “i”, “incident”: no backscatter
– “e”, “entrance surface”: con
backscatter
• DOSE: per le misure o i
calcoli all’interno di fantocci
o pazienti
Misure + registrazione dei parametri
DOSE a organi o tessuti
• Coefficienti di conversione da tabelle
• Metodi MC
Bibliografia
Quantità dosimetriche
Misure delle grandezze
dosimetriche
K Q = (M Q − M 0) ⋅ N K,Q0
Grandezza “misurata”
Lettura dello
strumento
Coefficiente di
calibrazione al fascio di
riferimento
N
∏
i=1
k i
Deviazioni dalle
condizioni di
riferimento

Accuratezza delle misure
Seguendo AAPM 35 la accuratezza richiesta per le
misure dosimetriche descritte in TRS 457 è:
± 7% (*)
per valutazioni comparative del rischio, stime di rischio in pazienti pediatrici e
embrione/feto, rilevamento dosimetrico se attesi effetti deterministici (es.
interventistica), quality assurance
± 20% (*)
per impiego in stime di rischio assoluto nell’adulto e per rilevamento delle dosi
(*) Livello di confidenza del 95%
Specifiche per dosimetri di
riferimento
La calibrazione dei dosimetri
• Dosimetri dovrebbero essere calibrati da un
laboratorio di calibrazione con opportuna frequenza
• I coefficienti di calibrazione sono dati per un certo
numero di qualità del fascio: determinare gli altri se
necessario
Incertezza nelle quantità misurate
Incertezza nelle quantità derivate
Misura diretta sul paziente:
Distribuzione spettrale e angolare
diversa da quella incidente
K a,e
Utilizzare B:
Incertezza associata
Stimare i contributi addizionali alle incertezze
tavolo
d FSD
Radiologia tradizionale: K a,i
ricevitore immagine
K a,i = Y ⋅ P It ⋅
1
2
dFSD • P It [mAs], kV
• d FSD (da misurare)
• Y [uGy/mAs] (kV) @ 1 m

tavolo
d
rivelatore
Rendimento del tubo Y
ricevitore immagine
Per una data filtrazione (HVL, misurata o da
CQ), va misurato per un insieme di kV e mA,
rappresentativi dei parametri usati (3-4 valori
Misurare d
Esporre 3 volte e registrare i valori
Se si usa camera a ionizzazione registrare T, p
Camere a ionizzazione dosimetriche
tavolo
d FSD
• Accuratezza
• Precisione
• Indipendenza dall’energia
Radiologia convenzionale: K a,e
Stima da parametri di esposizione
ricevitore immagine
K a,e = K a,i ⋅ B
• K a,i
• kV, mAs, d FSD (da misurare)
• HVL (*)
• Dimensione campo
(*) misurato per un insieme di kV rappresentativi
Esempio numerico
Addome pz 300 mm spessore, d FTD =1000 mm, 84 kV. HVL 3.5
mm Al, Y(500mm)=0.160 mGy/mAs
Ka , i
Ka , i
⎛ 500 ⎞
= 0.
160mGy
/ mAs ⋅⎜
⎟ ⋅60mAs
= 4.
898mGy
⎝ 700 ⎠
= ( 4.
90 ± 0.
27)
mGy
Multimetro
Camera a ionizzazione
+
Rivelatori a stato solido
Caratterizzazione dei fasci di raggi X
– HVL 1
– Rendimento del tubo
– kV
– Forma d’onda (kV p , kV eff )
– K a,e su fantoccio in scopia
– Accuratezza e riproducibilità dei valori impostati
Fattori B
2

L
dosimetro
tavolo
d FSD
W
L eq
Fattori B
L eq = 2LW
L + W
Radiologia convenzionale: K a,e
TLD sulla pelle del pz
ricevitore immagine
Registrare i valori dei TLD e degli apparecchi
Lasciare a parte 1 sacchetto di TLD per lettura
fondo
Registrare i parametri di esposizione
Applicare i TLD sul pz, al centro del fascio
Lettura dei TLD
Dosimetri TL
• Accuratezza se ben calibrati
• Disponibili in diversi formati
• Lettura non diretta
• Possono interferire con
esame
Esempio numerico
Addome pz 300 mm spessore, d FTD =1000 mm, 84 kV. HVL 3.5 mm
Al, Y(500mm)=0.160 mGy/mAs, collimazione 200 mm x 400 mm
(L eq ≈ 250 mm)
Ka , e
Ka , e
= 4.
898mGy
⋅1.
43 = 7.
004mGy
= ( 7.
0 ± 0.
4)
mGy
K a,e = M N K,Q0 k Qk f
Lettura media
corretta per il fondo
Esempio numerico
Correzione x
fading
B 3%
Incertezza relativa (95%) ≈ 12%
Torace. Letture medie dosimetri esposti 776.08 nC, non esposti
7.70 nC. Lettura immediata dopo esposizione
K a,e = (776.08nC − 7.70nC) ⋅ 0.00035mGy /nC ⋅1.0057 = 0.27mGy
K a,e = (0.270 ± 0.032)mGy
Radiologia convenzionale e interventistica
KAP
Rappresenta la quantità totale di energia incidente sul paziente
Aumenta con:
• Intensità di dose emessa dal tubo
• Dimensione del campo X
• Tempo di erogazione raggi
Non tiene conto di:
• Proiezione
• Posizione paziente
E’ indipendente da:
• Distanza dal tubo
Quindi può essere
determinato in un
qualsiasi punto lungo
il fascio
6%

Radiologia convenzionale e interventistica
KAP
d FSD
tavolo
S S
tavolo
S I
Camera a
trasmissione
ricevitore immagine
Parametri di
esposizione
[Gy]
KAP
Collimazione
[cm 2 ]
Registrare parametri della macchina (voltaggio,
modalità, pulse rate,…)
Registrare le lettura
Se cambiano modalità operative e se possibile,
registrare i parametri e la lettura ogni volta
Registrare T, p
Misura o stima dell’area
PKA
PKA
= = c ⋅ ⇒ δ / K = δ / P + 2 ⋅δd
/ d
2 K
A d
Ka , i
P
d FSD
ricevitore immagine
d FID
Se commetto un errore di 1 cm su un
metro +2% di incertezza sul K a,i
E se uso l’area sul rivelatore?
KI = KS ⋅ SS ⇒
SI KS − KI KS d FID =150errore ≈ 36%
d FID =100errore ≈ 51%
=1− d 2
FSD
2
dFID Radiologia interventistica: D skin,local
• La pelle è il tessuto maggiormente irradiato
• Il KAP non è l’indicatore adatto
K a,i =2 Gy
Area= 20 cm 2
P KA =40 Gy*cm 2
K a,i =0.1 Gy
Area= 400 cm 2
P KA =40 Gy*cm 2
• Nessun metodo indiretto o indicatore è raccomandato perchè
non è possibile localizzare a priori la zona maggiormente
irradiata
Misura in loco
Calcolo in linea dei parametri geometrici e dell’esposizione
5.6
2.2
0.4
1.0
accuratezza
± 7%
P KA = MN PKA ,Q 0 k Qk TP
Lettura strumento
Esempio
273.2 + T
kTP =
273.2 + TO Incertezza max relativa (95%) ≈ 25%
⋅ P O
P
Clisma opaco. 110 kV, lettura KAP 17.5 Gy*cm 2, N PKA,Qo = 1 per HVL
3.7 mm Al. HVL misurato apparecchio 4 mm Al (k Q =1.05,
K TP =1.03)
P KA = 17.5Gy ⋅ cm 2 ⋅1⋅1.05⋅1.03 =18.93Gy ⋅ cm 2
Stima incertezza relativa (95%) ≈ 15%
P KA = (18.9 ± 2.8)Gy ⋅ cm 2
Camere per la misura del KAP
Camera a ionizzazione sottili con grande area
•
•
Accuratezza
Precisione
Rivestimento di sottile strato conduttivo
trasparente alla luce
• Indipendenza dall’energia
• Lettura immediata
• Non si interferisce con l’esame
• Disponibile per tutto l’esame
• Integrati in molti apparecchi
• Ideale per misure in casi in cui
cambiano le proiezioni
• No informazione circa la dose pelle
(rad. Interventistica)
Film radiocromici
Misura qualitativa e quantitativa
• Economici
• Accurati (se ben calibrati)
• Mappa della dose
• limiti di dose (tranne quelli più costosi)

Dosimetri TL
• Accurati se ben posizionati
• Costo
• Lenta procedura
Monitor di dose alla pelle
• Accurati se ben posizionati
• Costo
Stime dal KAP e dimensioni campo
Ma…
• Costo
• Non accurato
• Lenta procedura
Indicatori di dose