Международное агентство по атомной энергии МАГАТЭ Управление дозами облучения пациентов Лекция 5a. - презентация

1 Международное агентство по атомной энергии МАГАТЭ Управление дозами облучения пациентов Лекция 5a

2 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 2 Правильно или нет? 1.Как правило около 40% рентгеновского излучения проникает через тело пациента и участвует в формирование изображения. 2.При проведении катетеризации сердца тучного пациента врач получает большую дозу рассеянного излучения, по сравнению с обследованием худого человека. 3.Доза облучения пациента от коронарной ангиографии выше при использовании ПЗ (передне-задней) проекции, по сравнению с проекцией LAO (косой лево-передней) с краниальным наклоном Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

3 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 3Цели обучения 1.Понять различные факторы, влияющие на дозы облучения пациентов 2.Понять какова роль оператора в управлении дозами облучения пациентов 3.Как можно управлять дозами облучения пациентов, контролируя условия проведения процедур и эксплуатационные параметры оборудования Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

4 Международное агентство по атомной энергии МАГАТЭ Формирование рентгеновского изображения

5 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 5 Определяет энергию электронов энергию рентгеновских фотонов определяет число электронов число рентгеновских фотонов Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Рентгеновский генераторРентгеновская трубка

6 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 6 X-ray tube Фотоны, которые входят в человеческое тело, либо проходят через него без взаимодействия, либо поглощаются, либо рассеиваются Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Рентгеновская трубка

7 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 7 Чтобы получилось изображение, часть рентгеновских лучей должна провзаимодействовать с тканями, а другая полностью пройти сквозь пациента. (1) пространственно однородный пучок входит в тело пациента (2) Рентгеновские лучи взаимодействуют с тканями, делая пучок неоднородным (3) За телом пациента выходит неоднородный пучок; эта картина неоднородности и формирует изображение объекта Воспроизводится с разрешением Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

8 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 8 Контраст изображения Нет изображения объекта Генерируется изображение обекта Силуэт объекта; без детальности Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов ПрозрачныйНепрозрачный Модулиро- ванный

9 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 9 Доза во входной плоскости приемника изображения и доза облучения пациента Доза во входной плоскости приемника изображения Доза рентгеновского излучения, входящая в приемник Вносит вклад в качество изображения, и поэтому должна быть как можно выше. Значительно ниже, чем доза облучения пациента (~ 1% от дозы облучения пациента) Доза облучения пациента Доза рентгеновского излучения, поглощенная в теле пациента Вредна для пациента и для персонала из-за рассеянного излучения. Таким образом, доза облучения пациента должна быть как можно более низкой Рентгеновская трубка Доза на приемнике Доза облучения пациента Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

10 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 10 Поскольку при формировании изображения излучение взаимодействует с тканями по-разному, интенсивность пучка, на входе в тело пациента, должна быть гораздо больше, чем требуется на выходе. Излучение, входящее в пациента обычно ~ 100 раз интенсивнее, чем на выходе пучка Рентгеновские лучи взаимодействуют с тканями, вызывая биологические изменения Только небольшой процент излучения (~ 1%) выходит из тела пациента и формирует изображение Reproduced with permission from Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

11 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 11 Вывод: Кожа и поверхностные ткани получают самую высокую дозу облучения и подвержены самому большому риску повреждений Reproduced with permission from Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Излучение, входящее в пациент обычно ~ 100 раз интенсивнее, чем на выходе пучка Рентгеновские лучи взаимодействуют с тканями, вызывая биологические изменения Только небольшой процент излучения (~ 1%) выходит из тела пациента и формирует изображение

12 Международное агентство по атомной энергии МАГАТЭ Факторы, влияющие на дозу облучения Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

13 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 13 Факторы, влияющие на дозу облучения пациента Факторы, связанные с пациентом Факторы, связанные с оборудованием Факторы, связанные с процедурой Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

14 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 14 Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Факторы, влияющие на дозу облучения пациента Факторы, связанные с пациентом Вес и телосложение пациента

15 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 15 Факторы, связанные с оборудованием Возможности движения С-дуги, рентгеновского источника и приемника изображения Размер поля излучения Позиция коллиматоров Фильтрация излучения Скорость съемки (частота кадров в секунду) при рентгенографии и импульсной рентгеноскопии Мощность дозы при скопии и графии Автоматический контроль мощности дозы, включая управление энергией пучка Энергетический спектр рентгеновских фотонов Графические фильтры для формирования изображения Профилактическое обслуживание и калибровка Контроль качества Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Факторы, влияющие на дозу облучения пациента

16 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 16 Факторы, связанные с процедурой Позиционирование приемника изображения и рентгеновского источника по отношению к пациенту Ориентация пучка (проекция) и перемещения Коллимация Физико-технические параметры проведения рентгеноскопии и рентгенографии Скорость импульсной рентгеноскопии Скорость съемки при рентгенографии Общее время рентгеноскопии Общее время записи изображений Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Факторы, влияющие на дозу облучения пациента

17 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 17 Схема генератора и обратной связи Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Обработка изображений и дисплей Приемник изображения Рентгеновская трубка Высоковольтный трансформатор Управление питанием Первичное управление Управление оператором Пациент Оператор Педаль Электрический стабилизатор Автоматический контроль мощности дозы

18 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 18 Факторы, связанные с пациентом Вес и телосложение пациента Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Факторы, влияющие на дозу облучения пациента

19 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 19 Факторы, влияющие на проникающую способность излучения Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов объект Рентгеновские фотоны ОСЛАБЛЕНИЕ Толщина Плотность Атомный номер Z Энергия фотонов ПРОНИКНОВЕНИЕ

20 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 20 Большие массы ткани поглощают больше радиации, следовательно, гораздо больше излучения должно быть использовано для того, чтобы просветить полного пациента. Риск кожных повреждений больше у полных пациентов! [ESD = Входная кожная доза] 15 cм 20 cм 25 cм30 cм ESD = 1 единицаESD = 2-3 единицESD = 4-6 единицESD = 8-12 единиц Пример: 2 ГрПример: 4-6 ГрПример: 8-12 ГрПример: Гр Вес и телосложение пациента Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

21 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 21 Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

22 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 22 Большие массы ткани поглощают больше радиации, следовательно, гораздо больше излучения должно быть использовано при больших углах наклона пучка. Риск кожных повреждений больше при использовании больших углов Масса ткани и ориентация пучка А что же тогда происходит при использовании краниального наклона?.. Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

23 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ cм 80 cм Мощность дозы: 20 – 40 мГр t /мин Тучный пациент в наклонной геометрии по сравнению с худым пациентом в ПЗ геометрии 100 cм 50 cм Мощность дозы: ~250 мГр/мин 40 cм Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

24 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ Изменение мощности дозы в зависимости от проекции (измерения с антропоморфным фантомом стандартного размера) Cusma JACC 1999 Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Проекция Мощность дозы при скопии (Р/мин) Мощность дозы при графии (Р/мин)

25 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 25 Лишние (необследуемые) части тела и ткани в прямом пучке излучения Reproduced from Wagner – Archer, Minimizing Risks from Fluoroscopic X Rays, 3 rd ed, Houston, TX, R. M. Partnership, 2000 Reproduced with permission from Vañó et al, Brit J Radiol 1998, 71, Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

26 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 26 Через 3 неделиЧерез 6.5 месяцев После хирургии Во время абляции рука пациента была в прямом пучке излучения близко к источнику, разделительный конус был удален. Около 20 минут рентгеноскопии. Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Wagner and Archer. Minimizing Risks from Fluoroscopic X Rays.

27 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 27 Большая проблема! Выводы: 1.Мощность увеличивается из-за попадания руки в прямой пучок. 2.Рука получает большую мощность дозы, потому что находится близко к источнику. Позиционирование рук - важное и не простое дело! Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

28 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 28 Reproduced with permission from MacKenzie, Brit J Ca 1965; 19, Reproduced with permission from Vañó, Br J Radiol 1998; 71, Reproduced with permission from Granel et al, Ann Dermatol Venereol 1998; 125; Примеры повреждений молочной железы при облучении её прямым пучком Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

29 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 29Итого: Необследуемые части тела, особенно руки и женская грудь, должны находиться вне прямого пучка. Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

30 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 30 Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Факторы, связанные с оборудованием Возможности движения С-дуги, рентгеновского источника и приемника изображения Размер поля излучения Позиция коллиматоров Фильтрация излучения Скорость съемки (частота кадров в секунду) при рентгенографии и импульсной рентгеноскопии Мощность дозы при скопии и графии Автоматический контроль мощности дозы с возможностью управления энергией пучка Энергетический спектр рентгеновских фотонов Графические фильтры для формирования изображения Профилактическое обслуживание и калибровка Контроль качества Факторы, влияющие на дозу облучения пациента

31 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 31 Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Обработка изображений и дисплей Приемник изображения Рентгеновская трубка Высоковольтный трансформатор Управление питанием Первичное управление Управляется оператором Пациент Оператор Педаль Электрический стабилизатор Автоматический контроль мощности дозы Со временем характеристики приемника изображения ухудшаются

32 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 32 Обработка изображений и дисплей Приемник изображения Рентгеновская трубка Высоковольтный трансформатор Управление питанием Первичное управление Управляется оператором Пациент Оператор Педаль Электрический стабилизатор Автоматический контроль мощности дозы Обратная связь приемника изображения с генератором модулирует радиационный выход так, чтобы получить соответствующую проникающую способность рентгеновского пучка и необходимую яркость изображения

33 Международное агентство по атомной энергии МАГАТЭ Входное поле приемника изображения Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

34 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 34 Подбор оборудования Ангиографическое оборудование с различными размерами входного поля Специализированный УРИ (с меньшим размером поля, 23-25см) является более рациональным с точки зрения формирования дозы, чем универсальный УРИ для кардиологических и периферийных интервенций Большой размер поля УРИ ограничивает наклоны (трудно получить большие сагиттальные наклоны) 9-inch (23 cm) 12-inch (32 см) Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

35 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 35 Зависимость мощности дозы от размера активного поля приемника изображения или степени цифрового увеличения Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Как правило, при использовании УРИ, дозa РАСТЕТ с увеличением степени электронного усиления изображения.

36 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 36 УРИ Активное поле ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ВХОДНОЙ ДОЗЫ 12" (32 cm) 100 9" (22 cm) 200 6" (16 cm) " (11 cm) 400 Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

37 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 37 Как будет меняться входная мощность дозы облучения пациента с изменением активного поля входного экрана УРИ зависит от конструкции аппарата и должно быть проверено медицинским физиком, для дальнейшего корректного использования функции цифрового увеличения во время процедур. Типичное правило: использовать наименьшее увеличение, необходимое для процедуры (но это правило подходит не для всех аппаратов). Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

38 Международное агентство по атомной энергии МАГАТЭ Энергия пучка, фильтры и напряжение Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

39 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 39 Контраст изображения Нет изображения объекта Генерируется изображение обекта Силуэт объекта; без детальности Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов ПрозрачныйНепрозрачный Модулиро- ванный

40 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 40 Влияние проникающей способности рентгеновского излучения на контраст и дозу Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов через пациента через объект исслед.СНИЖАЕТ ДОЗУ СНИЖАЕТ КОНТРАСТ ПРИЕМНИК ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРОНИКАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

41 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 41 Энергия пучка: Как правило, каждый рентгеновский аппарат генерирует диапазон энергий. Чем выше энергия фотонов тем меньше ослабление в тканях Низкоэнергетические фотоны: высокий контраст изображения, и высокая доза в коже Фотоны средней энергии : высокий контраст для йода и умеренная доза в коже Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Высокоэнергетические фотоны: плохой контраст изображения, но низкая доза в коже

42 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 42 Цель заключается в формировании энергетического спектра для достижения лучшего контраста при низкой дозе. Улучшенный спектр, получается путем добавления фильтра из 0,2 мм меди (изображен прерывистой линией) Фотоны средней энергии остаются для получения лучшего компромисса между качеством изображения и дозой Низкоконтрастные высокоэнергетические фотоны уменьшаются понижением напряжения Фильтрация снижает количество проникающих низкоэнергетических фотонов Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Энергия пучка:

43 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 43 Энергия пучка: Пиковое значение напряжения определяет высокоэнергетическую часть спектра и, как правило, регулируется системой в соответствии с размером пациента и необходимым изображением: Пиковое значение напряжения Reproduced with permission from Wagner LK, Houston, TX Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

44 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ Энергия фотонов (кэВ) Число фотонов 44 Сравнение энергетических спектров фотонов, генерированных при различных значениях напряжения (from The Physical Principles of Medical Imagings, 2Ed, Perry Sprawls) Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

45 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 45 Энергия пучка:Фильтрация изменяет низкоэнергетическую часть спектра. Некоторые системы имеют фиксированный фильтр, который не регулируется, другие оснащены набором фильтров, которые используются в разных режимах получения изображения. Фильтрация Reproduced with permission from Wagner LK, Houston, TX Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Энергия фотонов (кэВ) Относительная интенсивность

46 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ без фильтра фильтр 1 мм фильтр 3 мм Энергия фотонов (кэВ) Число фотонов 46 Роль фильтра Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

47 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 47 Фильтры: (1) Преимущества - они могут уменьшить кожную дозу в 2 и более раз. (2) Недостатки - они уменьшают общую интенсивность пучка и требуют рентгеновских трубок большой производительности и с большим радиационным выходом Энергетический спектр перед и за фильтром толщиной 0,2 мм Cu. Обратите внимание на снижение интенсивности и изменение энергии. Чтобы обеспечить необходимую интенсивность трубки, нужно увеличить ток через трубку. Фильтрация - возможный недостаток Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

48 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 48 Если фильтр слишком уменьшает интенсивность, то качество изображения ухудшается, как правило, в виде уменьшения динамической резкости изображения или чрезмерного шума. Вывод: Для оптимального использования фильтров, аппарат должен обеспечивать достаточную интенсивность излучения, с фильтрами переменной толщины, в зависимости от размеров пациента и от задач визуализации. Фильтрация - потенциальный недостаток Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

49 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 49 2 µR за снимок 15 µR за снимок24 µR за снимок Связь дозы и шума Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

50 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ Доза на приемнике [мкГр/с] эквив. 0.2 мм Сu эквив. 0.5 мм Cu Без доп. фильтрации % То же качество изображения 30cм воды Доза облучения пациента [сГр/мин] Достижение значительного снижения дозы облучения при поддержании качества изображения на том же уровне Эффективная доза и управление качеством изображения Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

51 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 51 Правильно или нет? 1.Чем выше напряжение трубки, тем выше энергия рентгеновских фотонов, и больше контрастность изображения. 2.При проведении ангиографии с УРИ, всегда лучше использовать самую большую степень электронного усиления поля, потому что можно визуализировать больше деталей. Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

52 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 52 Правильно или нет? 3.Для избежания лучевых поражений у пациента, и для облегчения движения С-дуги, целесообразно держать приемник изображения на максимальном расстоянии от пациента 4.Пациент с тяжелым многососудистым поражением коронарных артерий направлен на ангиопластику. Проведение пластики всех стенозов за одну процедуру увеличивает риск детерминированных лучевых поражений. Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов

53 Радиационная защита в кардиологии МАГАТЭ 53 5.Рассеянное излучение не оказывает влияния на качество изображения. 6.Ангиографический стол должен быть как можно ближе к рентгеновской трубке. 7.Сохранение интенсивности излучения и снижение частоты импульсной скопии от 30 до 15 имп/сек позволит сократить дозу облучения пациента на 50%. Лекция 5: Управление дозами облучения пациентов Правильно или нет?