Ochrona radiologiczna w

Ochrona radiologiczna w medycynie

DOZYMETRIA

2

Promieniowanie jonizujące w

medycynie

• Radiologia

diagnostyka

radiografia interwencyjna

• Medycyna nuklearna diagnostyka

terapia

4

• Największa liczba narażonych

PROCEDURY MEDYCZNE

• Największe dawki

PROCEDURY MEDYCZNE

Narażenie medyczne

• Narażenie pacjenta podczas procedur diagnostycznych lub terapeutycznych

• Inne:

– Narażenie podczas pomocy pacjentom (przyjaciele,

rodzina, ochotnicy) w szpitalu lub domu (świadomie i z

własnej woli)

6

Osoby narażone

• Pacjenci

• Osoby towarzyszące pacjentowi

• Ochotnicy

• Personel

Osoby narażone

• Personel

– Tak jak osoby zawodowo narażone

8

Osoby narażone

• Ochotnicy

– muszą być świadomi szkodliwości wykonywanych

procedur

Osoby narażone

• Osoby towarzyszące pacjentowi

– osoby towarzyszące dzieciom

– osoby towarzyszące pacjentom poddawanym

terapii

10

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA

zespół czynności i ograniczeń zmierzających do zminimalizowania narażenia pacjenta na

promieniowanie jonizujące, które nie będzie nadmiernie utrudniało lub uniemożliwiało uzyskania pożądanych i uzasadnionych

informacji diagnostycznych lub efektów leczniczych

Prawo Atomowe

Optymalizacja ochrony radiologicznej pacjenta

• Ograniczenie efektywnej dawki promieniowania jonizującego.

• Zapewnienie uzyskania wyniku badania o założonych walorach diagnostycznych.

• Redukcja badań niepotrzebnie powtarzanych i wadliwie

wykonanych .

12

Uzasadnienie

Wykazanie przewagi oczekiwanych korzyści zdrowotnych dla pacjenta lub społeczeństwa nad uszczerbkiem zdrowotnym, który ekspozycja może spowodować.

Zastosowanie procedury diagnostycznej lub leczniczej, której skuteczność w określonej sytuacji klinicznej została

udowodniona lub powszechnie uznana.

Ocena korzyści i ryzyka związanych ze stosowaniem

alternatywnych procedur, służących temu samemu celowi,

prowadzących do mniejszej ekspozycji na promieniowanie

jonizujące lub nienarażających na jego działanie.

Optymalizacja narażenia

• ALARA

– aparatura

– metody diagnostyczne/terapeutyczne

– codzienna praktyka

14

Optymalizacja narażenia

• Zalecenia dotyczące aparatury

– Jakość

– Wyposażenie – Obsługa

Councile directive 97/43 EURATOM of 13 May 1996 laying down basic safety public against the dangers arising from ionizing radiation, L 159/29

IAEA International Basic Safety Standards for

Protection against Ionizing Radiation and for Sfety of

Radiation Sources, Safety Series No. 115, 1996

Nieprawidłowe stosowanie procedur radiologicznych

– Powtarzanie wykonanych wcześniej badań – Wykonanie złych badań

– Wykonanie badań prowadzących do uzyskania wyników, które można otrzymać innymi

metodami.

16

UWAGA 1

Narażenie od procedur medycznych nie jest

wliczane do limitów dawek!!!

UWAGA 2

Dla procedur medycznych nie ma

określonych limitów dawek!!!

18

Poziomy referencyjne

• Rozsądne wielkości dawek, które można osiągnąć stosując w sposób normalny

poprawne procedury, w przypadku

typowych badań lub zabiegów i pacjentów o przeciętnej budowie ciała.

• Wartości poziomów referencyjnych muszą

być stosowane elastycznie.

Poziomy referencyjne

• Nie ma jednoznacznie określonej metody wyrażania poziomów referencyjnych.

– USA – dawka ekspozycyjna na powierzchni skóry (ESE) mierzona swobodnie w powietrzu – Europa – wejściowa dawka powierzchniowa

(ESD) mierzona z uwzględnieniem

20

Wartości dawki efektywnej od procedur radiologicznych

Procedura Dawka

efektywna [mSv]

Przybliżony ekwiwalent czasu narażenia od źródeł naturalnych

Klatka piersiowa 0,02 3 dni

Czaszka 0,07 11 dni

Odcinek piersiowy

kręgosłupa 0,7 4 miesiące

Odcinek lędźwiowy

kręgosłupa 1,3 7 miesięcy

Tomografia głowy 2,3 1 rok

Tomografia klatki

piersiowej 8 3,6 lat

Tomografia brzucha

lub miednicy 10 4,5 lat

Radiologia

22

Radiologia to…

• Obrazowanie ciała człowieka

• Wykorzystanie promieniowania rtg do terapii

Radiologia dziś

• Obrazowanie ciała człowieka

• Komputerowa rekonstrukcja obrazu: CT

• Radiografia interwencyjna

• Terapia

24

Promieniowanie X

• fala elektromagnetyczna o długości fali 0.1 Å ÷ 100 Å

• promieniowanie jonizacyjne

oddziałując z materią jonizuje ją, wytwarza jony materii

wybijając elektrony z powłok atomów

Powstawanie promieniowania X

• Wytracanie prędkości po uderzeniu w katodę przez naładowane i przyspieszane cząstki.

• Przejścia elektronów między różnymi stanami energetycznymi w atomach. Po usunięciu elektronu z jednej z wewnętrznych powłok atomu w jego miejsce zajmuje elektron z innej,

bardziej oddalonej od jądra powłoki. Towarzyszy temu emisja

fotonu o energii równej różnicy energii wiązania elektronu na

tych poziomach. Emitowane jest promieniowanie dyskretne

(fotony o ściśle określonych energiach).

26

Powstawanie promieniowania X

Lampa rentgenowska.

Rozpędzone ładunki (np. elektrony) emitowane z katody bombardują tarczę (anodę).

W wyniku zahamowania ładunków na anodzie powstają dwa rodzaje promieniowania:

ciągłe (promieniowanie hamowania) charakterystyczne.

Katoda

• Elektroda o potencjale ujemnym

• Spirala z trudnotopliwego materiału

• Wysokie napięcie (kilkadziesiąt kV)

powoduje żarzenie i termoemisję

elektronów

28

Anoda

Materiał anody:

1. Wysoka liczba atomowa Z pierwiastków, (zwiększa, wprost proporcjonalnie, efektywność generowania promieniowania rentgenowskiego)

2. Wysoka temperatura topnienia, 3. Niskie ciśnienie parowania.

Prawie cała energia rozpędzonych elektronów zamieniana jest na ciepło, więc temperatura anody wzrasta wraz z czasem trwania generacji promieniowania (chłodzenie cieczą lub wirowaniem anody).

Rozpędzane elektrony nie powinny napotykać na swojej drodze żadnych przeszkód w postaci atomów gazu. Lampa jest wypełniona próżnią, stąd materiał anody musi charakteryzować się niskim ciśnieniem parowania.

Anoda

30

Źródło promieniowania

Punktowe

– korzystne dla generowania obrazu.

Powierzchnia na której hamowane są elektrony powinna być jak największa

– z punktu widzenia odprowadzania ciepła z anody.

SPRZECZNOŚĆ!!!

Źródło promieniowania

32

Źródło promieniowania

Lampa ze stałą anodą

Źródło promieniowania

Lampa z wirującą anodą

34

Źródło promieniowania

Parametry lampy rentgenowskiej:

• wysokie napięcie,

• obciążenie prądowe lampy,

• pojemność cieplna anody,

• materiał anody,

• wielkość ogniska lub ognisk,

• tętnienia wysokiego napięcia,

• filtracja własna lampy,

• widmo promieniowania i geometria wiązki.

Lampy RTG

36

Właściwości promieniowania X

Max energia fotonów 100keV

Radiografia

38

Powstawanie obrazu

Filtracja

Cel: zmiana widma promieniowania X za pomocą ośrodka pochłaniającego przez wyeliminowanie promieniowania

miękkiego o dużej długości fal, które mają zbyt małą energię i

zostają pochłonięte przez powierzchniowe warstwy zwiększając

narażenie pacjenta.

40

Filtracja

Filtr własny - obudowa samej lampy, otaczający ją olej transformatorowy oraz okienko kołpaka.

Filtr dodatkowy - mocowany na zewnątrz kołpaka. W zależności od przeznaczenia: absorpcyjny, charakterystyczny lub kompensacyjny.

Filtr absorpcyjny - pochłania promieniowanie miękkie.

Filtr charakterystyczny (selektywny) - eksponuje promieniowanie

charakterystyczne o długościach fal z zakresu nieciągłości współczynnika pochłaniania, silnie wyrównuje nadmierne pochłanianie fragmentu prześwietlanego organu, wynikające np. nierównomiernej grubości, w stosunku do otoczenia.

Kolimator

Umieszczony bezpośrednio przed okienkiem kołpaka lub głowicy w celu nadania odpowiedniego dla danego zastosowania kształtu wiązki promieniowania.

– stały

– nastawny – głębinowy

42

Przesłony przeciwrozproszeniowe

Promieniowanie rentgenowskie przenikając przez obiekt badany zostaje w nim nierównomiernie pochłonięte oraz rozproszone.

Aby zmniejszyć wpływ promieniowania rozproszonego na pogorszenie jakości obrazu, stosuje się urządzenia zmniejszające grubość warstwy przez

uciśnięcie obszaru badanego oraz przesłony przeciwrozproszeniowe.

Przesłony przeciwrozproszeniowe

„Kratka Bucky” - krata z ołowianych listewek.

Przesłony liniowe (Pottera) - sztywna płyta z cienkich sprasowanych pasków materiału dobrze pochłaniającego promieniowanie przegrodzonych

materiałem (wypełniaczem) słabo pochłaniającym promieniowanie

(aluminium, lub włókno węglowe) pokrytej folią aluminiową lub powłoką z włókna węglowego.

Przesłona nieruchoma lub ruchoma.

Kratka zogniskowana o listwach ułożonych zbieżnie (odległość ognisko

44

Detekcja promieniowania rtg

Detektory promieniowania rentgenowskiego są jednocześnie rejestratorami obrazu.

analogowy – film z jedno lub dwustronną warstwą emulsji umieszczony w światłoszczelnej kasecie, wewnątrz której znajduje się jeden lub dwa ekrany wzmacniające, ściśle przylegające do filmu

Detekcja promieniowania rtg

Rodzaje detektorów:

– cyfrowy – umożliwia zapis obrazu w formie

cyfrowej;

46

Detekcja promieniowania rtg

Rodzaje detektorów cyfrowych:

– fosforowe – po naświetleniu promieniowaniem rentgenowskim warstwie luminescencyjnym tylko część energii zostaje zużyta na bezpośrednią emisję światła widzialnego, pozostała energia może zostaje zgromadzona w postaci utajonego obrazu i może być

uwolniona w postaci fotostymulacji za pomocą wiązki laserowej;

– selenowy – obraz w postaci rozkładu ładunków elektrostatycznych odpowiadających rozkładowi natężenia fotonów powstałych w

wyniku absorpcji promieniowania powstaje na płycie selenowej, która następnie jest skanowana za pomocą sond elektrometrycznych;

– krzemowy – używany w radiografii bezpośredniej, szybki odczyt i przetwarzanie, krzem pokryty CsI w celu podniesienia czułości na promieniowanie X.

Mammografia

48 ⁴⁸

Mammografia

Fluoroskopia

50

Fluoroskopia

• Promieniowanie rtg

• Wzmocnienie i przetworzenie sygnału na obraz tv

• Możliwość obserwacji obrazu „live” na monitorze

• Zastosowanie do diagnostyki układu trawiennego

• Wykorzystanie kontrastu

Fluoroskopia

52

Fluoroskopia

Ekran fluorescency

jny

Wzmacniacz próżniowy

wyjście

Fluoroskopia

54

Angiografia

Angiografia

• Procedura inwazyjna

• Wstrzyknięcie kontrastu do organizmu (żyły, arterie)

• Kontrast

• Pochłania promieniowanie X

• Tworzy obraz żył/arterii

56

Angiografia

Angiografia substrakcyjna

58

Tomografia komputerowa

Tomografia komputerowa

60

Tomografia komputerowa

x₃=4 x₄=5 x₂=3 x₁=2

2 5

1  x  x

4 9

3  x  x





x₃ x₄ x₂ x₁

x₃=4 x₄=5 x₂=3 x₁=2

3 6

1  x  x

Tomografia komputerowa

62

Poziomy referencyjne

Poziomy wskaźnikowe

Badane narządy Projekcja Dawka powierzchniowa na jedno zdjęcie [mGy]

odcinek lędźwiowy

kręgosłupa AP

LAT LSJ

10 30 40 brzuch, urografia dożylna,

cholecystografia AP 10

miednica AP 10

staw biodrowy AP 10

klatka piersiowa PA

LAT

0,4 1,5 odcinek piersiowy

kręgosłupa AP

LAT

7 20

64

Tomografia komputerowa

(a) Wyznaczone na osi obrotu w fantomie równoważnym wodzie, wys. 15 cm, śred. 16 cm (głowa) i 30 cm (kręgosłup lędźwiowy i brzuch).

Brzuch 25

35 Kręgosłup lędźwiowy

50 Głowa

Średnia dawka (mGy) (a)

Badanie

Wyznaczona dla 4.5 cm kompresji piersi składającej się z 50%

tkanki gruczołowej i 50% tkanki tłuszczowej, dla układów z

1 mGy (bez kratki rozproszeniowej) 3 mGy (z kratką rozproszeniową)

Średnia dawka w gruczole

Mammografia

66

Fluoroskopia

W powietrzu z rozproszeniem wstecznym

100 High Level

25 Normal

Moc dawki powierzchniowej (mGy/min)

Tryb pracy

Dozymetria

68

Dawka efektywna

• Określa wielkość szkód spowodowanych w organizmie oddziaływaniem promieniowania

^{E = }

^w

^.H

• E : dawka efektywna

• w_T : współczynnik wagowy narządu lub tkanki T

• H_T : dawka równoważna w narządzie lub tkance T

Dawka efektywna jest niemierzalna!

Radiografia i fluoroskopia

70

• Entrance Surface Dose ESD

• Na powierzchni ciała pacjenta lub fantomu, uwzględnia rozproszenia wsteczne.

• Dose Area Product DAP

• Dawka w powietrzu

Pomiar ESD

TLD

72

Od ESD do dawki pochłoniętej i efektywnej

• Dawki pochłoniętej w narządzie nie można mierzyć nieinwazyjnie

• Jedyny sposób to pomiar ESD

• Użycie modelu matematycznego do szacowania narażenia wewnętrznego

• Symulacje Monte Carlo

DAP

W przypadku badań złożonych zalecaną

wielkością dozymetryczną jest iloczyn dawki przez powierzchnię DAP.

Pomiar za pomocą przyrządu z komorą

jonizacyjną mocowaną do obudowy lampy rtg.

Całkowita wartość DAP jest kumulowana przez

74

Pomiar DAP

Komora jonizacyjna

Od DAP do dawki pochłoniętej i efektywnej

• Modelowanie Monte Carlo

• Wyznaczenie dawki pochłoniętej w narządzie

• Po obliczeniu dawki pochłoniętej, dawka efektywna jest

liczona wg zaleceń ICRP

76

CT

Dozymetria w CT

• CT:

• CTDI (Computed T omography Dose Index)

• DLP (Dose-Length Product)

• MSAD (Multiple Scan Average Dose)

• Mammografia

• Średnia dawka w gruczole (Average Glandular Dose)

78

CTDI: radialny rozkład dawki w pojedynczym przekroju

Da w ka

Szerokość przekroju

CTDI

Rozkład dawki

CTDI _FDA i CTDI ₁₀₀

• Suma dawki w 14 kolejnych przekrojach:

• Dawka na głębokości 100mm:

CTDI

= 1/h ∫ D(z) dz

-7h +7h

80

Znormalizowane _n CTDI ₁₀₀

• Stosunek CTDI do ładunku Q wyrażonego w mAs

CTDI₁₀₀ Q (in mAs)

nCTDI₁₀₀ =

Ważone CTDI

• CTDI jest mierzone w cylindryczbym fantomie, na środku i na brzegach.

• Ważone CTDI określa się dla

• 1/3 wartości w środku fantomu CTDI

• 2/3 wartości na brzegu fantomu CTDI

• Ważone

CTDI:

CTDI

= 1/3 CTDI

+ 2/3 CTDI

82

Pomiar CTDI w fantomie PMMA

Głowa

Fantomy PMMA

84

Komora jonizacyjna

ołówkowa

długość: od 10 do 16cm

Pomiar CTDI za pomocą TLD

oś obrotu

wspornik

kapsuła leżanka

Gantry

Gantry

wiązka

oś obrotu

LiF -TLD

86

Dose Length Product DLP

• Wielkość analogiczna do DAP we fluoroskopii

• n – liczba przekrojów

• h – grubość przekroju

DLP

= CTDI

* n * h

Poziomy referencyjne

Examination CTDI_w (mGy) DLP_w (mGy.cm)

głowa ^a 60 1050

Twarz i zatoki ^a 35 360

Kręgosłup ^b 70 460

Klatka piersiowa ^b 30 650

płuca ^b 35 280

Routine brzuch^b 35 780

Wątroba i śledziona ^b 35 900

88

Multiple Scan Average Dose

Tomografia komputerowa

IAEA i USA – średnia dawka wielokrotnego skanowania MSAD

n – liczba skanów, I – interwał między przekrojami, D(z) – dawka w położeniu z, z – oś równoległa do osi obrotu







2

) 1 (

nI

nI

dz z

I D

MSAD

Multiple Scan Average Dose

90

Poziomy referencyjne

Badane narządy Średnia dawka wielokrotnego skanowania MSAD [mGy]

Głowa

Odcinek lędźwiowy kręgosłupa Brzuch

50 35 25

Mammografia

92

Dozymetria w mammografii

Mammografia

średnia dawka w gruczole

wyznaczana na podstawie dawki powierzchniowej lub wejściowej kermy w powietrzu

detektory TLD lub odpowiednia kalibracja lampy i rejestracja parametrów

Wg IAEA 1 mGy bez kratek

przeciwrozproszeniowych i 3 mGy z kratkami.

Testy QC

4.01.12 94

Radiografia kontrast rozdzielczość

Mammografia kontrast rozdzielczość

artefakty

Testy QC

Narażenie awaryjne

96

Narażenie awaryjne

Kobiety ciężarne

– Przed każdym badaniem radiologicznym należy zapytać pacjentkę czy nie jest w ciąży.

– W przypadku wystąpienia narażenia należy

indywidualnie oszacować jego wielkość.

Narażenie awaryjne

Pacjenci

– Narażenie powoduje zmiany skórne

98

Dziękuję za uwagę 