Approcci alla riduzione della dose in Angiografia

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Dose e rischio radiologico in Angiografia

In Angiografia si utilizzano diversi parametri relativi alla dose: dose detettore, dose ingresso paziente, dose rate e DAP (Prodotto Dose Area) trattati nei successivi paragrafi.


Dose e Qualità di Immagine

In passato, quando in angiografia si utilizzava la tecnologia tradizionale su pellicola fotografica, la regola generale seguita era: tanto maggiore è la dose, tanto migliore sarà la qualità dell'immagine. A valle dei progressi raggiunti nelle tecnologie di imaging, esiste ancora un'interelazione tra migliore qualità e risparmio di dose?In linea di massima si, ad una bassa dose corrisponde una minore visibilità e per ottenere una migliore qualità dell'immagine è necessario impiegare dosi superiori, considerando anche altri fattori. Per ottenere immagini di una particolare qualità bisogna scegliere la dose "corretta", ovvero quella ideale per il tessuto bersaglio.
La soluzione consiste quindi nell'utilizzare al meglio sia la dose che le apparecchiature. Una buona qualità dell'immagine può essere espressa in termini di detectability (rilevabilità). Esempio riportato da Rose:1

(Il contrasto è il risultato della differenza nell'assorbimento di radiazione tra raggi del fascio che attraversa l'oggetto di interesse e raggi limitrofi.)
Cosa significa tutto ciò in ambito angiografico? Che la rilevabilità di una lesione è direttamente correlata alla dose erogata dal detettore ad un determinato contrasto e diametro vascolare. In generale, per ottenere una buona qualità immagine sono necessari un buon contrasto, un basso rumore e un'alta risoluzione spaziale, da cui risulta una migliore visibilità dei dettagli più fini.

1Rose A. Vision, human and electronic. Plenum Press, New York, 1973.
 


Dose in ingresso nel paziente e sicurezza in fluoroscopia

I moderni sistemi di rilevamento aiutano ad ottenere risultati di alta qualità selezionando la qualità immagine desiderata mediante impostazione di un adeguato protocollo; la dose d'ingresso richiesta rimane automaticamente costante (per quanto possibile) attraverso la regolazione dell'output del tubo. Questo controllo automatico della dose controbilancia le differenti corporature dei pazienti.

La dose è massima nel punto d'ingresso del fascio nel paziente. La dose d'ingresso assorbita è una misura importante: rappresenta la dose cumulativa in ingresso per tutta la durata del procedimento, misurata in mGy (1.000 mGy = 1 Gy), estremamente importante nella determinazione di eventuali danni da ustione.

I sistemi di detezione visualizzano e riportano soltanto una stima della dose d'ingresso nel paziente all'Interventional Reference Point (IRP). Nell'effettiva area di esposizione i valori possono essere differenti in base alla corporatura del paziente e ad altri parametri, come il tavolo e la posizione dell'arco a C.

 

  1. Il punto rosso nella sede del tubo radiogeno indica la posizione della macchia focale.
  2. La distanza sorgente-immagine (SID) è la distanza tra la macchia focale e il ricettore d'immagine. Sui sistemi Artis tale ricettore è il flat detector.
  3. L'ISO Center coincide con l'isocentro dell'arco a C, ovvero il punto centrale attorno al quale ruota. 
  4. L'IRP si trova 15 cm al di sotto dell'isocentro e si presume sia il punto di ingresso cutaneo. Le stime calcolate per i valori di dose visualizzati si riferiscono all'IRP.

 

L'IRP è il punto di misurazione per:

Prodotto Dose Area (DAP) in μGy m2

Dose in mGy

Dose rate in mGy/min

 

Nota: l'IRP non cambia al variare dell'altezza del tavolo.

 

Come regola generale, tanto più l'entrata del fascio è vicina al tubo, tanto maggiore è la reale dose in ingresso al paziente e viceversa.

 

Nel sistema Artis di Siemens sono state integrate due norme di sicurezza per fluoroscopia:

  1. Come impostazione predefinita, il dose rate (kerma in aria) in una posizione specifica (30 cm davanti al detettore) è limitato a un certo livello (es. 10 R/min = 87 mGy/min per Europa e Stati Uniti). Si presume che questo punto sia identico al punto di ingresso nella cute del paziente.
  2. È possibile aumentare il dose rate utilizzando il tasto “Fluoro +” (pulsante high-contrast) con relativo allarme acustico. 
  3. Ogni cinque minuti, durante l'esame fluoroscopico, sul display è visibile un messaggio con emissione di un suono che ricorda all'operatore la dose applicata. Se l'operatore non riconosce questo segnale, l'esposizione alle radiazioni si arresta al termine dei successivi cinque minuti.

 



Dose rate e Assorbimento in base allo spessore del paziente

Negli interventi sull'encefalo è stata riportata la dose media in ingresso al paziente. Le dimensioni del cranio presentano lievi variazioni tra gli individui, mentre esistono notevoli differenze nelle dimensioni corporee. Un aumento dello spessore di circa 3 cm determina un raddoppio della dose d'ingresso con dose detettore costante (Figura 4). Questa regola si basa sul presupposto che il tessuto sia in grado di assorbire le radiazioni in maniera molto simile all'acqua utilizzando un fascio di una certa qualità.

Un simile effetto si verifica quando la direzione della proiezione viene spostata in posizione obliqua (Figura 5). Poiché la forma del corpo è più ovale che circolare, la lunghezza del fascio di raggi X è superiore, risultando in una maggiore dose in ingresso. I valori reali possono differire in modo significativo in quanto il corpo umano non è propriamente un ellissoide omogeneo considerando l'apparato scheletrico, gli organi, ecc.2

2Cusma JT et al. Real-time measurement of radiation exposure to patients during diagnostic coronary angiography and percutaneous interventional procedures. J Am Coll Cardiol. 1999 Feb;33(2):427-35.



Prodotto Dose Area e Legge dell'inverso del quadrato

Nell'aria i raggi X viaggiano in linea retta. L’intensità di un fascio di raggi X diminuisce allontanandosi dalla sorgente e tale diminuzione e’ proporzionale al quadrato della distanza. La dose D alla distanza d dalla macchia focale F scende a 1/4 al doppio della distanza (2d) e a 1/9 al triplo della distanza (Figura 6). La legge dell'inverso del quadrato per la dose di radiazioni dimostra che al doppio della distanza dal punto di emissione la dose D si riduce di quattro volte attraversando il quadruplo della superficie.



Prodotto Dose Area (DAP)

Il DAP di una determinta area esposta ad una dose costante è definita come dose times area ed è indipendente dalla distanza dalla sorgente.

 

Esempio per le distanze d1 = d e d2 = 2d, dosi associate D1 = D e D2 = 1/4 D e aree irradiate a1 = a e a2 = a d22/d12 = 4a da cui:

 

DAP1 = D1 · a1 = D · a

 

DAP2 = D2 · a2 = 1/4 D · 4a = D · a = DAP1

 

Ciò significa che il Prodotto Dose Area rimane costante a distanze differenti.

 

Legge dell'inverso del quadrato:
La legge dell'inverso del quadrato per la dose di radiazioni mostra che al doppio della distanza la dose D diminuisce quattro volte rispetto al quadruplo della superficie, diffondendosi su una superficie quadruplicata.



Dose efficace in Angiografia

La determinazione della dose efficace dipende da diversi fattori, in particolare dalla diversa sensibilità degli organi alle radiazioni. E' utile ricordare che il midollo osseo è molto più sensibile alle radiazioni del fegato (vedi paragrafo "Dose Equivalente ed Efficace"). Il grado con cui gli organi vengono colpiti dalle radiazioni dipende anche dall'angolo del fascio radiogeno. Poiché in angiografia la distribuzione della dose non è "omogenea" come in CT, questi fattori devono essere considerati nella valutazione del danno conseguente all'irradiazione.

 

La conversione della dose ingresso paziente e il DAP alla dose efficace è affidabile soltanto quando

sono noti i parametri radiografici e la direzione del fascio che attraversa il corpo. Nell'odierna angiografia, il ruolo della dose efficace non è significativo come, per esempio, in CT.

 

Ricordiamo: la dose efficace include la sensibilità alle radiazioni dei vari organi e corrisponde alla somma

delle dosi equivalenti in tutti gli organi irradiati moltiplicata per i rispettivi fattori di ponderazione tissutale.


 



Principali parametri che influenzano la dose in Angiografia

In angiografia esistono diversi parametri che influenzano la dose.

  • L'interruttore a pedale controlla il tempo di permanenza del raggio nel corpo e, quindi, la durata dell'esposizione; un tempo minore vuol dire meno radiazioni.
  • Al fine di visualizzare movimenti rapidi senza effetti stroboscopici si utilizzano elevati frame rate. Tuttavia, tanto maggiore è il frame rate, tanto più aumenta la radiazione. E' quindi consigliabile utilizzare il più basso frame rate possibile.
  • SID: secondo la legge del quadrato con dose detettore costante, una distanza maggiore tra sorgente e imager determina un aumento della dose in ingresso al paziente. Aumentando la SID da 105 cm (=SID 1) a 120 cm (=SID 2), la dose ingresso paziente (cioè la dose aIl'IRP) aumenta di circa il 30%.1

 

1Se non variano gli angoli dell'arco a C, posizione del tavolo, paziente e dose detettore richiesta.

Nella figura 7 è illustrata la configurazione con la posizione inferiore (SID = 105 cm) e superiore (SID = 120 cm) del detettore.