misura delle grandezze dosimetriche in radiologia convenzionale e
misura delle grandezze dosimetriche in radiologia convenzionale e
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Apparecchi e strumenti di <strong>misura</strong> per il<br />
rilevamento della dose <strong>in</strong> <strong>radiologia</strong><br />
<strong>convenzionale</strong> e <strong>in</strong>terventistica<br />
(ICRU REPORT 74)<br />
dr. Christian Fulcheri<br />
Scuola di specializzazione <strong>in</strong> Fisica Sanitaria<br />
Università degli Studi di Firenze<br />
Term<strong>in</strong>ologia<br />
Stima della dose<br />
• La dose assorbita agli organi<br />
o tessuti non è una<br />
grandezza direttamente<br />
<strong>misura</strong>bile<br />
• KERMA: per le misure <strong>in</strong> aria<br />
(taratura strumenti)<br />
– “i”, “<strong>in</strong>cident”: no backscatter<br />
– “e”, “entrance surface”: con<br />
backscatter<br />
• DOSE: per le misure o i<br />
calcoli all’<strong>in</strong>terno di fantocci<br />
o pazienti<br />
Misure + registrazione dei parametri<br />
DOSE a organi o tessuti<br />
• Coefficienti di conversione da tabelle<br />
• Metodi MC<br />
Bibliografia<br />
Quantità <strong>dosimetriche</strong><br />
Misure <strong>delle</strong> <strong>grandezze</strong><br />
<strong>dosimetriche</strong><br />
K Q = (M Q − M 0) ⋅ N K,Q0<br />
Grandezza “<strong>misura</strong>ta”<br />
Lettura dello<br />
strumento<br />
Coefficiente di<br />
calibrazione al fascio di<br />
riferimento<br />
N<br />
∏<br />
i=1<br />
k i<br />
Deviazioni dalle<br />
condizioni di<br />
riferimento
Accuratezza <strong>delle</strong> misure<br />
Seguendo AAPM 35 la accuratezza richiesta per le<br />
misure <strong>dosimetriche</strong> descritte <strong>in</strong> TRS 457 è:<br />
± 7% (*)<br />
per valutazioni comparative del rischio, stime di rischio <strong>in</strong> pazienti pediatrici e<br />
embrione/feto, rilevamento dosimetrico se attesi effetti determ<strong>in</strong>istici (es.<br />
<strong>in</strong>terventistica), quality assurance<br />
± 20% (*)<br />
per impiego <strong>in</strong> stime di rischio assoluto nell’adulto e per rilevamento <strong>delle</strong> dosi<br />
(*) Livello di confidenza del 95%<br />
Specifiche per dosimetri di<br />
riferimento<br />
La calibrazione dei dosimetri<br />
• Dosimetri dovrebbero essere calibrati da un<br />
laboratorio di calibrazione con opportuna frequenza<br />
• I coefficienti di calibrazione sono dati per un certo<br />
numero di qualità del fascio: determ<strong>in</strong>are gli altri se<br />
necessario<br />
Incertezza nelle quantità <strong>misura</strong>te<br />
Incertezza nelle quantità derivate<br />
Misura diretta sul paziente:<br />
Distribuzione spettrale e angolare<br />
diversa da quella <strong>in</strong>cidente<br />
K a,e<br />
Utilizzare B:<br />
Incertezza associata<br />
Stimare i contributi addizionali alle <strong>in</strong>certezze<br />
tavolo<br />
d FSD<br />
Radiologia tradizionale: K a,i<br />
ricevitore immag<strong>in</strong>e<br />
K a,i = Y ⋅ P It ⋅<br />
1<br />
2<br />
dFSD • P It [mAs], kV<br />
• d FSD (da <strong>misura</strong>re)<br />
• Y [uGy/mAs] (kV) @ 1 m
tavolo<br />
d<br />
rivelatore<br />
Rendimento del tubo Y<br />
ricevitore immag<strong>in</strong>e<br />
Per una data filtrazione (HVL, <strong>misura</strong>ta o da<br />
CQ), va <strong>misura</strong>to per un <strong>in</strong>sieme di kV e mA,<br />
rappresentativi dei parametri usati (3-4 valori<br />
Misurare d<br />
Esporre 3 volte e registrare i valori<br />
Se si usa camera a ionizzazione registrare T, p<br />
Camere a ionizzazione <strong>dosimetriche</strong><br />
tavolo<br />
d FSD<br />
• Accuratezza<br />
• Precisione<br />
• Indipendenza dall’energia<br />
Radiologia <strong>convenzionale</strong>: K a,e<br />
Stima da parametri di esposizione<br />
ricevitore immag<strong>in</strong>e<br />
K a,e = K a,i ⋅ B<br />
• K a,i<br />
• kV, mAs, d FSD (da <strong>misura</strong>re)<br />
• HVL (*)<br />
• Dimensione campo<br />
(*) <strong>misura</strong>to per un <strong>in</strong>sieme di kV rappresentativi<br />
Esempio numerico<br />
Addome pz 300 mm spessore, d FTD =1000 mm, 84 kV. HVL 3.5<br />
mm Al, Y(500mm)=0.160 mGy/mAs<br />
Ka , i<br />
Ka , i<br />
⎛ 500 ⎞<br />
= 0.<br />
160mGy<br />
/ mAs ⋅⎜<br />
⎟ ⋅60mAs<br />
= 4.<br />
898mGy<br />
⎝ 700 ⎠<br />
= ( 4.<br />
90 ± 0.<br />
27)<br />
mGy<br />
Multimetro<br />
Camera a ionizzazione<br />
+<br />
Rivelatori a stato solido<br />
Caratterizzazione dei fasci di raggi X<br />
– HVL 1<br />
– Rendimento del tubo<br />
– kV<br />
– Forma d’onda (kV p , kV eff )<br />
– K a,e su fantoccio <strong>in</strong> scopia<br />
– Accuratezza e riproducibilità dei valori impostati<br />
Fattori B<br />
2
L<br />
dosimetro<br />
tavolo<br />
d FSD<br />
W<br />
L eq<br />
Fattori B<br />
L eq = 2LW<br />
L + W<br />
Radiologia <strong>convenzionale</strong>: K a,e<br />
TLD sulla pelle del pz<br />
ricevitore immag<strong>in</strong>e<br />
Registrare i valori dei TLD e degli apparecchi<br />
Lasciare a parte 1 sacchetto di TLD per lettura<br />
fondo<br />
Registrare i parametri di esposizione<br />
Applicare i TLD sul pz, al centro del fascio<br />
Lettura dei TLD<br />
Dosimetri TL<br />
• Accuratezza se ben calibrati<br />
• Disponibili <strong>in</strong> diversi formati<br />
• Lettura non diretta<br />
• Possono <strong>in</strong>terferire con<br />
esame<br />
Esempio numerico<br />
Addome pz 300 mm spessore, d FTD =1000 mm, 84 kV. HVL 3.5 mm<br />
Al, Y(500mm)=0.160 mGy/mAs, collimazione 200 mm x 400 mm<br />
(L eq ≈ 250 mm)<br />
Ka , e<br />
Ka , e<br />
= 4.<br />
898mGy<br />
⋅1.<br />
43 = 7.<br />
004mGy<br />
= ( 7.<br />
0 ± 0.<br />
4)<br />
mGy<br />
K a,e = M N K,Q0 k Qk f<br />
Lettura media<br />
corretta per il fondo<br />
Esempio numerico<br />
Correzione x<br />
fad<strong>in</strong>g<br />
B 3%<br />
Incertezza relativa (95%) ≈ 12%<br />
Torace. Letture medie dosimetri esposti 776.08 nC, non esposti<br />
7.70 nC. Lettura immediata dopo esposizione<br />
K a,e = (776.08nC − 7.70nC) ⋅ 0.00035mGy /nC ⋅1.0057 = 0.27mGy<br />
K a,e = (0.270 ± 0.032)mGy<br />
Radiologia <strong>convenzionale</strong> e <strong>in</strong>terventistica<br />
KAP<br />
Rappresenta la quantità totale di energia <strong>in</strong>cidente sul paziente<br />
Aumenta con:<br />
• Intensità di dose emessa dal tubo<br />
• Dimensione del campo X<br />
• Tempo di erogazione raggi<br />
Non tiene conto di:<br />
• Proiezione<br />
• Posizione paziente<br />
E’ <strong>in</strong>dipendente da:<br />
• Distanza dal tubo<br />
Qu<strong>in</strong>di può essere<br />
determ<strong>in</strong>ato <strong>in</strong> un<br />
qualsiasi punto lungo<br />
il fascio<br />
6%
Radiologia <strong>convenzionale</strong> e <strong>in</strong>terventistica<br />
KAP<br />
d FSD<br />
tavolo<br />
S S<br />
tavolo<br />
S I<br />
Camera a<br />
trasmissione<br />
ricevitore immag<strong>in</strong>e<br />
Parametri di<br />
esposizione<br />
[Gy]<br />
KAP<br />
Collimazione<br />
[cm 2 ]<br />
Registrare parametri della macch<strong>in</strong>a (voltaggio,<br />
modalità, pulse rate,…)<br />
Registrare le lettura<br />
Se cambiano modalità operative e se possibile,<br />
registrare i parametri e la lettura ogni volta<br />
Registrare T, p<br />
Misura o stima dell’area<br />
PKA<br />
PKA<br />
= = c ⋅ ⇒ δ / K = δ / P + 2 ⋅δd<br />
/ d<br />
2 K<br />
A d<br />
Ka , i<br />
P<br />
d FSD<br />
ricevitore immag<strong>in</strong>e<br />
d FID<br />
Se commetto un errore di 1 cm su un<br />
metro +2% di <strong>in</strong>certezza sul K a,i<br />
E se uso l’area sul rivelatore?<br />
KI = KS ⋅ SS ⇒<br />
SI KS − KI KS d FID =150errore ≈ 36%<br />
d FID =100errore ≈ 51%<br />
=1− d 2<br />
FSD<br />
2<br />
dFID Radiologia <strong>in</strong>terventistica: D sk<strong>in</strong>,local<br />
• La pelle è il tessuto maggiormente irradiato<br />
• Il KAP non è l’<strong>in</strong>dicatore adatto<br />
K a,i =2 Gy<br />
Area= 20 cm 2<br />
P KA =40 Gy*cm 2<br />
K a,i =0.1 Gy<br />
Area= 400 cm 2<br />
P KA =40 Gy*cm 2<br />
• Nessun metodo <strong>in</strong>diretto o <strong>in</strong>dicatore è raccomandato perchè<br />
non è possibile localizzare a priori la zona maggiormente<br />
irradiata<br />
Misura <strong>in</strong> loco<br />
Calcolo <strong>in</strong> l<strong>in</strong>ea dei parametri geometrici e dell’esposizione<br />
5.6<br />
2.2<br />
0.4<br />
1.0<br />
accuratezza<br />
± 7%<br />
P KA = MN PKA ,Q 0 k Qk TP<br />
Lettura strumento<br />
Esempio<br />
273.2 + T<br />
kTP =<br />
273.2 + TO Incertezza max relativa (95%) ≈ 25%<br />
⋅ P O<br />
P<br />
Clisma opaco. 110 kV, lettura KAP 17.5 Gy*cm 2, N PKA,Qo = 1 per HVL<br />
3.7 mm Al. HVL <strong>misura</strong>to apparecchio 4 mm Al (k Q =1.05,<br />
K TP =1.03)<br />
P KA = 17.5Gy ⋅ cm 2 ⋅1⋅1.05⋅1.03 =18.93Gy ⋅ cm 2<br />
Stima <strong>in</strong>certezza relativa (95%) ≈ 15%<br />
P KA = (18.9 ± 2.8)Gy ⋅ cm 2<br />
Camere per la <strong>misura</strong> del KAP<br />
Camera a ionizzazione sottili con grande area<br />
•<br />
•<br />
Accuratezza<br />
Precisione<br />
Rivestimento di sottile strato conduttivo<br />
trasparente alla luce<br />
• Indipendenza dall’energia<br />
• Lettura immediata<br />
• Non si <strong>in</strong>terferisce con l’esame<br />
• Disponibile per tutto l’esame<br />
• Integrati <strong>in</strong> molti apparecchi<br />
• Ideale per misure <strong>in</strong> casi <strong>in</strong> cui<br />
cambiano le proiezioni<br />
• No <strong>in</strong>formazione circa la dose pelle<br />
(rad. Interventistica)<br />
Film radiocromici<br />
Misura qualitativa e quantitativa<br />
• Economici<br />
• Accurati (se ben calibrati)<br />
• Mappa della dose<br />
• limiti di dose (tranne quelli più costosi)
Dosimetri TL<br />
• Accurati se ben posizionati<br />
• Costo<br />
• Lenta procedura<br />
Monitor di dose alla pelle<br />
• Accurati se ben posizionati<br />
• Costo<br />
Stime dal KAP e dimensioni campo<br />
Ma…<br />
• Costo<br />
• Non accurato<br />
• Lenta procedura<br />
Indicatori di dose