ΔΟΣΗ ΑΣΘΕΝΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΕ ΒΑΡΙΟΥΧΟ ΓΕΥΜΑ ΚΑΙ ΥΠΟΚΛΥΣΜΟ.

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΔΟΣΗ ΑΣΘΕΝΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΕ ΒΑΡΙΟΥΧΟ ΓΕΥΜΑ ΚΑΙ ΥΠΟΚΛΥΣΜΟ. PATIENT DOSE DURING BARIUM MEAL AND ENEMA EXAMINATIONS. ΜΠΟΥΡΛΗ ΠΑΥΛΙΝΑ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΑΚΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΑΤΡΑ 2015

2

3 Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή: κ. Πέτρος Ζαμπάκης, Επίκουρος Καθηγητής Νευροακτινολογίας κ. Γεώργιος Σακελλαρόπουλος, Αναπληρωτής Καθηγητή Ιατρικής Φυσικής κ. Γεώργιος Παναγιωτάκης, Καθηγητής Ιατρικής Φυσικής

4

5 Ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέποντα καθηγητή μου κ. Γεώργιο Παναγιωτάκη, Καθηγητή του Τμήματος Ιατρικής του Πανεπιστημίου Πατρών για τη στήριξή του και την εμπιστοσύνη του για την πραγματοποίηση της παρούσας εργασίας. Ευχαριστώ τον κ. Βασίλη Μεταξά, υποψήφιο Διδάκτορα στο εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής για την καθοδήγησή του και τις υποδείξεις του. Τέλος να ευχαριστήσω την οικογένειά μου, Νίκο και Ρόζα-Άννα καθώς και τους φίλους μου για την συνεχόμενη υποστήριξή τους σε όλα τα χρόνια των σπουδών μου.

6

7 Στην οικογένεια μου Στον Μάκη

8 1

9 Περι?ληψη Σκοπός της συγκεκριμένης εργασίας είναι να αξιολογηθούν οι δόση ασθενών κατά τη διάρκεια εξετάσεων με βαριούχο γεύμα και υποκλυσμό, καθώς και να προσδιοριστούν τα τοπικά διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς (ΔΕΑ) για τις συγκεκριμένες εξετάσεις. Ο συνεχόμενα εξελισσόμενος τομέας της ακτινοπροστασίας επιτάσσει την ανάπτυξη στρατηγικών για τη μέτρηση, την αξιολόγηση και τη μείωση των δόσεων στις διαγνωστικές εξετάσεις. Οι συγκεκριμένες εξετάσεις στοχεύουν στην απεικόνιση προβλημάτων του οισοφάγου καθώς και του γαστρεντερικούπεπτικού συστήματος ώστε να επιτυγχάνεται η άμεση διάγνωσή τους. Συμπληρωματικά είναι αναγκαίο να υπολογιστεί και να αξιολογηθεί η συνεισφορά της δόσης στα υπόλοιπα όργανα. Το πρώτο μέρος της εργασίας συνιστάται από τρία κεφάλαια με σκοπό την κατανόηση: της λειτουργίας των ακτινογραφικών συστημάτων, της δοσιμετρίας, των μονάδων δόσεων, της ακτινοπροστασίας και τέλος των βιολογικών επιδράσων της ακτινοβολίας στο ανθρώπινο DNA. Η μέθοδος του υπολογισμού των τοπικών ΔΕΑ περιλάμβανε τα εξής: Αρχικά χρήση δεδομένων από το Πανεπιστημιακό νοσοκομείο του Ρίου, Πατρών. Συλλέχθηκαν στοιχεία από συνολικά 25 ασθενείς και εξεταζόμενους. Έπειτα τα δεδομένα παραθέτονται και επεξεργάζονται μέσω λογιστικών φύλλων Microsoft excel με σκοπό την εύρεση μέσων τιμών και του τρίτου τεταρτημορίου στις τιμές των δόσεων. Έπειτα υπολογίζονται οι δόσεις των οργάνων μέσω του προγράμματος Caldose_X. Τέλος, τα επεξεργασμένα αποτελέσματα σχολιάζονται και συγκρίνονται με αυτά της ήδη υπάρχουσας βιβλιογραφίας. Οι τιμές της βιβλιογραφίας δεν απέχουν πολύ από τις υπολογισμένες τιμές της παρούσας έρευνας. Οι διαφορές υπόκεινται κυρίως σε διαφορετική πρακτική, αλλά και στο διαφορετικό και στατιστικά μικρό δείγμα που χρησιμοποιήθηκε. 2

10 ???????? The aim of this study is to determine the patient dose during barium meal and barium enema examinations as well to establish the local diagnostic reference levels (DRLs) for these particular examinations. The continuous need for reducing patient and stuff dose limits has come to the necessity of exploring further Dosimetry and radiation protection. As to dose limitation it is important to develop new methods and strategies into these scientific fields. Furthermore the aim of those two examinations is to visualize and diagnose abnormalities of the gastrointestinal system. Complementary it is necessary to calculate and to evaluate the contribution of dose in the other organs. The first part of this thesis analyzes radiation, x-rays production, dosimetry, the basic dosimetric quantities, radiation protection theory, the consequences and the biological effects of ionizing radiation in the human DNA. The method of calculating local DRLs was the following: Initially for this study we used data that were collected from total 25 patients undergoing barium meal and enema examinations at the university hospital of Rion, Patras, Greece. Then the data were collected and processed using Microsoft excel program in order to calculate mean doses and the 3 rd quartile of these indexes. Organ doses were calculated with Caldose_X program. Lastly processed results are commented and compared with other mean values reported in literature. In conclusion, the 3 rd quartile of KAP and the mean organ doses were close to these in the compared papers but had some variations. This can easily be understood considering the influence of different medical practice that was used, also the significant differences between the patients groups in terms of age and weight and at last the small group of patients that were examined.

11 Περιεχόμενα ΔΟΣΗ ΑΣΘΕΝΩΝ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΕ ΒΑΡΙΟΥΧΟ ΓΕΥΜΑ ΚΑΙ ΥΠΟΚΛΥΣΜΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ-ΥΛΗΣ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΑΚΤΙΝΕΣ-X ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΚΤΙΝΩΝ-X ΦΑΣΜΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΈΝΤΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Χ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΠΗΡΕΑΣΜΟΥ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΩΝ ΜΕ ΑΚΤΙΝΕΣ-X ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 o ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑ ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑΣ ΈΚΘΕΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ KERMA KERMA AREA PRODUCT (KAP) EΝΕΡΓΟΣ ΔΟΣΗ ΑΠΟΡΡΟΦΟΥΜΕΝΗ ΔΟΣΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗ ΔΟΣΗ ΔΟΣΙΜΕΤΡΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΑΝΤΙΘΕΣΗ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΕΙΚΟΝΑΣ-ΑΚΤΙΝΟΣΚΙΕΡΕΣ ΟΥΣΙΕΣ ΒΑΡΙΟΥΧΟ ΔΙΑΛΥΜΑ ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΒΑΣΙΚΟΙ ΚΑΝΟΝΕΣ ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΠΕΡΙΟΡΙΣΤΙΚΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΔΟΣΗΣ (ΠΕΔ) ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΑΝΑΦΟΡΑΣ (ΔΕΑ) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΑΜΕΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΈΜΜΕΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΟ DNA ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΗΝ ΥΓΕΙΑ

12 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΥΛΛΟΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΔΟΣΕΙΣ ΟΡΓΑΝΩΝ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΕΡΕΤΑΙΡΩ ΕΡΕΥΝΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΕΙΚΟΝΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΦΥΛΛΩΝ EXCEL

13 Γενικο?Με?ρος 6

14 7

15 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι εξετάσεις με βαριούχο γεύμα και υποκλυσμό κατατάσσονται στον ευρύτερο χώρο των ακτινοδιαγνωστικών εξετάσεων. Σκοπός αυτών είναι να γίνεται σωστή απεικόνιση του γαστρο-οισοφαγικού σωλήνα, του πεπτικού και του γαστρεντερικό τους συστήματος. Οι περιοχές του ιατρικού ενδιαφέροντος παρατηρούνται με τη βοήθεια μιας σκιαγραφικής ουσίας (βαριούχο διάλυμα). Για το βαριούχο γεύμα η εισαγωγή του βαριούχου διαλύματος γίνεται μέσω της κατάποσής του, ενώ στον βαριούχο υποκλυσμό εισέρχεται μέσω του ορθού. Με τον τρόπο αυτό γίνεται είναι δυνατή η απεικόνιση της ροής της ακτινοσκιερής ουσίας σε πραγματικό χρόνο, συγκεκριμένα με την επιλογή της ακτινοσκόπησης, καθώς και να ληφθούν στατικές εικόνες σε κάθε αναγκαία περίπτωση. Ένας ακόμα παράγοντας συμβολής στην παρούσα διπλωματική είναι η κατανόηση της σημασίας της ακτινοβολίας και πιο ειδικά των ιοντιζουσών ακτινοβολιών και των ακτίνων-x, όσο ακόμα και οι βιολογικές τους δράσεις καθώς και η προστασία από αυτές για όλο το προσωπικό αλλά κυρίως για τους εξεταζόμενους. Εκτός όμως από την αναγκαιότητα της ακτινοδιάγνωσης σημαντικός παράγοντας αποτελεί η εξέταση των δόσεων στις οποίες υποβάλλονται οι εξεταζόμενοι. Προχωρώντας λοιπόν στο κομμάτι της δοσιμετρίας είναι αναγκαίο να επιβληθούν κάποια διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς των δόσεων (ΔΕΑ) σύμφωνα με τα οποία γίνεται εφικτό να μειωθεί η δόση όσο το περισσότερο δυνατό για τους εξεταζόμενους αλλά και για το προσωπικό. Με την καταγραφή των δόσεων και τη σύγκρισή τους με τα εγχώρια ΔΕΑ αλλά και τα ΔΕΑ άλλων ανεπτυγμένων χωρών δίνεται η δυνατότητα για βελτίωση της πρακτικής της ακτινοδιαγνωστικής και περαιτέρω εξειδίκευσης του προσωπικού. Για την επίτευξη του στόχου της διπλωματικής καταγράφονται στοιχεία κατά τη διάρκεια των συγκεκριμένων εξετάσεων. Αναλύονται εκτενώς τα δεδομένα υπολογίζονται οι δόσεις, αλλά και συγκρίνονται με αυτά της υπάρχουσας βιβλιογραφίας. 8

16 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο ΑΚΤΙΝΕΣ-Χ 1.1 ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Έως και σήμερα δεν είναι γνωστή η προέλευση όλων των ειδών ακτινοβολίας. Τα είδη που έχουν μελετηθεί μπορούν να δώσουν ένα γενικό χαρακτηρισμό για τον ορισμό της ακτινοβολίας. Η ακτινοβολία στα περισσότερα είδη της προέρχεται από αλληλεπιδράσεις σωματιδίων της ύλης ή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Είναι ενέργεια που μπορεί να ταξιδεύει στο σύμπαν. Η ακτινοβολία αποτελείται από πολλά είδη, όπως η ηλιακή αλλά και οι Ακτίνες X. Στη σύγχρονη εποχή, έχοντας εκμεταλλευθεί την ιδιότητα της αλληλεπίδρασης των ακτίνων X με τους ζώντες ιστούς και γενικότερα με την ύλη, γίνεται δυνατή η εσωτερική απεικόνιση της δομής των ζώντων (και μη) οργανισμών. Ο τομέας αυτός της ιατρικής, δηλαδή η ακτινοδιαγνωστική, προσφέρεται ως ένα μέσο εξέτασης της μορφολογίας του ανθρώπινου σώματος συλλέγοντας κλινικές πληροφορίες αλλά αποτελεί αναγκαίο εργαλείο και στις ιατρικές διαγνώσεις. 1.2 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ-ΥΛΗΣ Στην παρούσα παράγραφο αναλύονται εκτενώς οι αλληλεπιδράσεις φορτισμένων σωματιδίων με την ύλη και πιο συγκεκριμένα των φωτονίων. Υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους τα φωτόνια μπορούν να αλληλεπιδράσουν με την ύλη, κυρίως να τη διαπεράσουν, να σκεδαστούν ή να απορροφηθούν. Το πρώτο φαινόμενο που θα εξεταστεί είναι το φαινόμενο Compton. Είναι η αλληλεπίδραση φωτονίου χαμηλής ενέργειας με ηλεκτρόνιο εξωτερικής στοιβάδας ατόμου. Το ηλεκτρόνιο της εξωτερικής στοιβάδας μετά τη σύγκρουσή του με το φωτόνιο ενέργειας hv, αποδεσμεύεται από το άτομο, αλλάζει την πορεία του και απορροφά μέρος της αρχικής ενέργειας του φωτονίου. Το νέο σκεδαζόμενο φωτόνιο φεύγει με μια γωνιακή μετατόπιση και διαφορετική ενέργεια από αυτή του προσπίπτοντος (εικόνα 1) - σχέση (1). Η ενέργεια του προσπίπτοντος φωτονίου είναι ίση με το άθροισμα της κινητικής ενέργειας του αποδεσμευμένου ηλεκτρονίου και της ενέργειας του σκεδαζόμενου φωτονίου.????????????? (1)??? Η σκέδαση Compton λαμβάνει χώρα μεταξύ των ενεργειών 0,1-10 MeV. Εικόνα1: Σκέδαση Compton 9

17 Έπειτα στη σκέδαση Rayleigh, η οποία είναι μια ελαστική σκέδαση, φωτόνιο με χαμηλή αρχική ενέργεια αλληλεπιδρά με όλο το άτομο του υλικού πρόσπτωσης και το διεγείρει. Έτσι το άτομο διεγείρεται συνολικά και ταλαντώνεται συντονισμένα. Έπειτα επανεκπέμπεται φωτόνιο από την ενέργεια που απορρόφησαν τα ηλεκτρόνια του μορίου και αλλάζει διεύθυνση, χωρίς σημαντική απώλεια ενέργειας (εικόνα 2). Η σκέδαση Rayleigh επικρατεί στην ακτινοδιαγνωστική πολύ χαμηλών ενεργειών που κυμαίνονται από 15-30KeV. Εικόνα 2: Σκέδαση Rayleigh. Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο παρατηρείται όταν αλληλεπιδρά ένα φωτόνιο με ένα ηλεκτρόνιο του ατόμου και το πρώτο απελευθερώνει όλη την ενέργεια του στο τροχιακό ηλεκτρόνιο. Το ηλεκτρόνιο με τη σειρά του αποδεσμεύεται από το άτομο και εκπέμπεται ως φώτο-ηλεκτρόνιο. Το πλήθος των εκπεμπόμενων φωτο-ηλεκτρονίων εξαρτάται από την ένταση της αρχικής προσπίπτουσας ακτινοβολίας (εικόνα 3). Η εκπομπή φωτο-ηλεκτρονίων επιτυγχάνεται όταν η συχνότητα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας είναι μεγαλύτερη από τη συχνότητα κατωφλίου η οποία είναι χαρακτηριστική για το κάθε υλικό. Το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο λαμβάνει χώρα όταν φωτόνια αλληλεπιδρούν με υλικά υψηλού ατομικού αριθμού και σε χαμηλές ενέργειες μέχρι 0,5 MeV. Εικόνα 3: Φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. 10

18 Η δίδυμος γένεση είναι η αλληλεπίδραση κατά την οποία παράγεται ένα ζεύγος σωματιδίου και του αντισωματιδίου του. Η ολική ενέργεια μαζί με τη μάζα ηρεμίας του αλληλεπιδρώντος σωματιδίου, δηλαδή του φωτονίου, θα πρέπει ναι είναι ίση με τη μάζα ηρεμίας των δυο παραγόμενων αντισωματιδίων (εικόνα 4). Το κατώφλι της ενέργειας για την παραγωγή των αντισωματιδίων είναι MeV. (μάζα ηρεμίας ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου είναι ΜeV) Έπειτα αφού το ποζιτρόνιο αλληλεπιδράσει με κάποιο ηλεκτρόνιο της ύλης, σχηματίζει δύο φωτόνια ενέργειας MeV. Εικόνα 4: Δίδυμος γένεση 1.3 ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Σύμφωνα με την Ελληνική επιτροπή ατομικής ενέργειας (ΕΕΑΕ), ιοντίζουσα ακτινοβολία είναι η μεταφορά ενέργειας με τη μορφή σωματιδίων ή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (λ<100nm). Είναι συνεπώς ακτινοβολία υψηλής ενέργειας η οποία μπορεί να φορτίσει άμεσα είτε έμμεσα ύλη, αφαιρώντας τα φορτισμένα σωματίδια, δηλαδή τα ηλεκτρόνια από τα άτομα, με αποτέλεσμα τη δημιουργία ιόντων. Είναι δυνατό επίσης μέσω της ιοντίζουσας ακτινοβολίας να σπάσουν οι δεσμοί των χημικών ενώσεων. Συμπερασματικά, λόγω όλων αυτών των ιδιοτήτων της, η ιοντίζουσα ακτινοβολία θεωρείται επιβλαβής για τον ανθρώπινο οργανισμό. Σπάζοντας βίαια χημικούς δεσμούς μπορεί να επέλθει αλλοίωση στα μόρια του DNA και να προκληθεί καρκίνος σε οποιονδήποτε ζώντα οργανισμό. Ιοντίζουσα ακτινοβολία είναι: Ακτίνες X ή y Ακτίνες γ Υπεριώδης ακτινοβολία Ακτινοβολία άλφα Ακτινοβολία βήτα Ακτινοβολία νετρονίων 11

19 Ακτινοβολία Φύση Ηλεκτρικό Φορτίο Άλφα Σωματιδιακή +2 Βήτα Σωματιδιακή ±1, ποζιτρόνια και ηλεκτρόνια αντίστοιχα Γάμμα Η/Μ-Φωτόνια Δεν έχουν φορτίο Χ Η/Μ-Φωτόνια Δεν έχουν φορτίο Νετρόνια Σωματιδιακή Δεν έχουν φορτίο Πίνακας 1 ος : Ιδιότητες Ακτινοβολιών Στον παραπάνω πίνακα (πίνακας 1 ος ) γίνεται ο διαχωρισμός των ακτινοβολιών και παραθέτονται τα ηλεκτρικά τους φορτία καθώς και η φύση της εκάστοτε ακτινοβολίας. 1.4 ΑΚΤΙΝΕΣ-X Οι Ακτίνες X ανακαλύφθηκαν το 1885 κατά τη διάρκεια πειραμάτων από τον Wilhelm Conrad Rontgen. Αποτελούν ένα τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, μοιάζουν με φως και ραδιοκύματα και έχουν μήκη κύματος μεταξύ 10nm -10Pm. Τα ποσά ενέργειας που εκπέμπονται ονομάζονται φωτόνια, με μονάδα ενέργειας τα ev. Τα μήκη κύματος αυτά είναι πολύ μικρά και η ακτινοβολία πολύ διεισδυτική. Επειδή οι ακτίνες X έχουν υψηλή ενέργεια ( και μικρό μήκος κύματος όπως ήδη αναφέρθηκε), έχουν τη δυνατότητα να περνούν μέσα από τους ιστούς. Οι πυκνότεροι ιστοί όπως τα οστά εμποδίζουν μεγάλο ποσοστό των ακτίνων X, ενώ λιγότερο πυκνοί ιστοί είναι διαπερατοί. Κατ αυτόν τον τρόπο γίνεται δυνατή η απεικόνιση πολλών περιοχών του ανθρωπίνου σώματος. 1.5 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΚΤΙΝΩΝ-X Η πρώτη παρατήρηση των ακτίνων X έγινε κατά τη διάρκεια πειραμάτων με ροή ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα σωλήνα ηλεκτρονίου. Ο Rontgen χρησιμοποίησε τον σωλήνα ηλεκτρονίου και όταν τον διέρρεε με ηλεκτρικό ρεύμα παρατηρούσε μια φθορίζουσα οθόνη με λάμψη. Η λάμψη εξαφανιζόταν όταν ο σωλήνας δε διαρρεόταν από ρεύμα. Απέδωσε λοιπόν το όνομα Ακτίνες X στο άγνωστο αποτέλεσμα που παρατήρησε, όπου το X συμβολίζει ουσιαστικά μια άγνωστη ποσότητα. 12

20 Στη σημερινή εποχή οι Ακτίνες X παράγονται μέσω της επιτάχυνσης ηλεκτρονίων από δυναμικό τάξης μεγέθους χιλιάδων βολτ. Η διαδικασία αυτή λαμβάνει χώρα σε μια διάταξη που ονομάζεται λυχνία ακτίνων X, όπως φαίνεται στην εικόνα 5. Με την επιτάχυνση που έχουν ήδη λάβει τα ηλεκτρόνια, εν συνεχεία προσπίπτουν σε έναν μεταλλικό στόχο υψηλού ατομικού αριθμού, με κινητικές ενέργειες από 10KeV έως και 50 MeV, αποτελούμενο συνήθως από βολφράμιο ή μολυβδαίνιο. Τα ηλεκτρόνια των εξωτερικών στοιβάδων των ατόμων του μεταλλικού στόχου, αλληλεπιδρούν με τα ηλεκτρόνια που φτάνουν στο στόχο και χάνουν σταδιακά ποσοστό της ενέργειάς τους, στη συνέχεια λόγω της σύγκρουσής τους εκτοξεύονται και συμπληρώνονται με ηλεκτρόνια υψηλότερης ενεργειακής στιβάδας. Στη συγκεκριμένη περίπτωση έχουμε το φαινόμενο που είναι γνωστό και ως ιονισμός. Δηλαδή το μέρος της ενέργειας του προσπίπτοντος σωματιδίου που μεταφέρεται στο τροχιακό ηλεκτρόνιο είναι μεγαλύτερο της δεσμευτικής ενέργειας του δεύτερου. Ως αποτέλεσμα αυτού είναι η ταυτόχρονη εκπομπή ενός φωτονίου. Τα φωτόνια ή αλλιώς τα κβάντα ενέργειας, είναι ουσιαστικά η χαρακτηριστική ακτινοβολία του υλικού του στόχου. Δηλαδή παράγονται φωτόνια των Ακτίνων X. Το φάσμα της ακτινοβολίας της πηγής, που προέρχεται από την αποδιέγερση και τη συμπλήρωση των ατόμων του μεταλλικού στόχου είναι γραμμικό, διότι οι ενέργειες των φωτονίων είναι ίσες με την ενεργειακή διαφορά των στιβάδων στις οποίες έγινε η μετάβαση των ηλεκτρονίων. Συνεχές φάσμα από την άλλη μεριά ή ακτινοβολία πέδησης μπορεί να παραχθεί με την αλληλεπίδραση προσπιπτόντων ηλεκτρονίων με το ισχυρό ηλεκτροστατικό πεδίο ενός πυρήνα μεγάλου ατομικού αριθμού, του υλικού που χρησιμοποιείται ως στόχος. Το κινούμενο σωματίδιο, δηλαδή το προσπίπτον ηλεκτρόνιο χάνει μεγάλο ποσοστό της κινητικής του ενέργειας η οποία μετατρέπεται σε φωτόνιο λόγω της αρχής διατήρησης της ενεργείας. Αυτά τα παραγόμενα φωτόνια συνιστούν ένα συνεχές φάσμα Ακτίνων X ή διαφορετικά ακτινοβολία πέδησης (bremsstrahlung). Η ενέργεια των παραγόντων φωτονίων είναι μηδενική έως και ίση με την κινητική ενέργεια του προσπίπτοντος ηλεκτρονίου. Το συνεχές φάσμα της ακτινοβολίας πέδησης εξαρτάται από την κινητική ενέργεια του προσπίπτοντος ηλεκτρονίου, από το πάχος αλλά και από τον ατομικό αριθμό του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένος ο στόχος. Τέλος, η παραγόμενη δέσμη ακτίνων X εξέρχεται από την πηγή ή αλλιώς τη λυχνία ακτίνων X από το παράθυρο (έξοδος λυχνίας). Όμως η δέσμη απαιτεί κάποιες διορθώσεις. Λόγω του μεγάλου εύρους της είναι απαραίτητη η διαμόρφωσή της για το σχήμα και το μέγεθός της. Η διαδικασία αυτή είναι απαραίτητη για τη δημιουργία μιας στοχευόμενης δέσμης προς τον ιστό του ιατρικού ενδιαφέροντος εξέτασης, αποφεύγοντας ακτινοβόληση σε γειτονικούς ιστούς μηδενικού ενδιαφέροντος και συνεπώς αλόγιστη αύξηση της δόσης. 13

21 Εικόνα 5: Λυχνία Ακτίνων-X ΦΑΣΜΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Το φάσμα της ακτινοβολίας είναι γραμμικό στην περίπτωση που υπάρχει παραγωγή χαρακτηριστικής ακτινοβολίας και συνεχές στην ακτινοβολία πέδησης. Όμως φάσμα της ακτινοβολίας καλείται η γραφική αναπαράσταση της έντασης των ακτίνων X συναρτήσει του μήκους κύματος, δηλαδή για όλο το εύρος ενεργειών της δέσμης (εικόνα 6). Εικόνα 6: Φάσμα Ακτινοβολίας 14

22 1.5.2 ΈΝΤΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Χ Η ένταση της ακτινοβολίας ορίζεται ως το γινόμενο του πλήθους των παραγόμενων ακτίνων Χ, με τις αντίστοιχες ενέργειές τους, ανά μονάδα εμβαδού (σχέση 2).???????? h?? (2)?? : είναι το πλήθος των φωτονίων που παράγονται ανά μονάδα χρόνου ενέργειας h??. 1.6 ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΠΗΡΕΑΣΜΟΥ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΩΝ ΜΕ ΑΚΤΙΝΕΣ-X. Στην παρούσα παράγραφο καταγράφονται οι παράμετροι με τις οποίες επηρεάζεται η ποιότητα αλλά και η ένταση των παραγόμενων ακτίνων-x. 1. Ο πρώτος παράγοντας είναι η υψηλή τάση. Η επίδραση αυτή γίνεται φανερή στο φάσμα της ακτινοβολίας όπου μετατοπίζεται η μέγιστη ενέργεια του συνεχούς φάσματος με αποτέλεσμα να επηρεάζεται και το ενεργειακό περιεχόμενο του φάσματος. Αντιθέτως, σε περίπτωση που η υψηλή τάση είναι μικρότερη του κατωφλίου τότε οι χαρακτηριστικές του ενεργειακού φάσματος δεν εμφανίζονται (εικόνα 7). Η τάση είναι το στοιχείο που καθορίζει τη μέγιστη ενέργεια των ακτίνων- X. 2. Εικόνα 7: Η επίδραση του στοιχείου kvp στη μορφή του συνεχούς φάσματος. 3. Για την παραγωγή των ακτίνων-x, όπως προαναφέρθηκε, επιταχυνόμενα ηλεκτρόνια χτυπούν κάποιο υλικό στη λυχνία παραγωγής των ακτίνων. Η ένταση του ρεύματος της λυχνίας δηλαδή η επιτάχυνση των ηλεκτρονίων προς το στόχο επηρεάζουν άμεσα την ποιότητα της παραγόμενης 15

23 δέσμης (εικόνα 8).Διπλασιάζεται όπως παρατηρείται το πλάτος του φάσματος, λόγω της αύξησης της παραγωγής ακτίνων-x από τη λυχνία. Εικόνα 8 :Η επίδραση του στοιχείου mas στο φάσμα. 4. Η ποσότητα των φωτονίων που παράγονται είναι ακόμα μια παράμετρος η οποία επηρεάζει ποιοτικά το εμβαδόν της καμπύλης του συνεχούς φάσματος. Με την αύξηση του ατομικού αριθμού, ανάλογα με το υλικό που χρησιμοποιείται στον στόχο της λυχνίας, η ενέργεια σύνδεσης των ηλεκτρονίων αυξάνεται με αποτέλεσμα τη μετατόπιση της χαρακτηριστικής ακτινοβολίας προς τις υψηλότερες ενέργειες (εικόνα 9). Εικόνα 9: Η επίδραση του υλικού-στόχου στο φάσμα 16

24 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 o 2.1 ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑ ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑ Είναι ο κλάδος της επιστήμης που εστιάζει στον προσδιορισμό των δόσεων, των απορροφούμενων δόσεων και παρόμοιων ποσοτήτων που θα αναλυθούν εκτενώς παρακάτω, στις ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Οι Ιατροί Ακτινολόγοι προσπαθούν συνεχώς να μειώνουν τη δόση στους ασθενείς, καθώς χρησιμοποιούν ακτινοβολίες ώστε να δημιουργήσουν την καλύτερη πιθανή ανάλυση στις απεικονίσεις. Ο κύριος στόχος της δοσιμετρίας είναι να καθορίσει τις δοσιμετρικές ποσότητες με τις οποίες θα είναι δυνατή η σύγκριση των δόσεων και συνάμα με την καθοδήγηση των διαγνωστικών επιπέδων αναφοράς να είναι δυνατή η μείωση της δόσης στους ασθενείς αλλά και στο προσωπικό. 2.2 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑΣ ΈΚΘΕΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Είναι μια παράμετρος της δοσιμετρίας κατά την οποία μετράται η ικανότητα της ακτινοβολίας να προκαλεί ιονισμούς στον αέρα. Αφορά μόνο πεδίο φωτονίων X ή γ, και ορίζεται ως το πηλίκο του αθροίσματος των φορτίων όλων των ιόντων ΔQ, τα οποία έχουν παραχθεί σε στοιχειώδη μάζα αέρα dm, όταν όλα τα φορτισμένα σωμάτια σταματούν πλήρως στον αέρα ύστερα από τις αλληλεπιδράσεις που έχουν δεχθεί. Οπότε μαθηματικά η έκθεση ορίζεται ως (σχέση 3) :?????? (3) Όπου μονάδα μέτρησης της έκθεσης είναι το Roentgen (R), 1R=2,58*x -4 c/kg KERMA Ως KERMA (kinetic energy released per unit mass) ορίζεται η μέση κινητική ενέργεια που μεταφέρεται από αφόρτιστα σωματίδια (νετρόνια, φωτόνια) σε φορτισμένα σωματίδια της ύλης (ηλεκτρόνια, πρωτόνια) ανά μονάδα ακτινοβολούμενου υλικού (σχέση 4).???????? (4)?? Η μονάδα μέτρησης του KERMA στο διεθνές σύστημα μονάδων, S.I., είναι το J/Kg. Ως ειδική μονάδα μέτρησης του kerma συνυπολογίζεται επίσης το Gy(Gray), όπου 1Gy= 1J*kg

25 2.2.3 KERMA AREA PRODUCT (KAP) Ως KAP ορίζουμε το γινόμενο της δόσης επί το εμβαδόν της επιφάνειας που ακτινοβολείται (σχέση 5)- (σχέση 6). Είναι μια ποσότητα η οποία καταγράφεται από το ακτινογραφικό σύστημα. Μονάδα μέτρησης του KAP στο διεθνές σύστημα μονάδων S.I., είναι το Gy*m 2. Για μεγαλύτερη ακρίβεια στις μετρήσεις, χωρίς τη λήψη σφαλμάτων υπάρχει μια διαδικασία διόρθωσης ή αλλιώς calibration. Για να διορθωθεί συνεπώς η αρχική μέτρηση τοποθετείται ένας θάλαμος ιονισμού στο κέντρο της δέσμης, στην κλίνη του ακτινογραφικού συστήματος και μετριέται η δόση στον θάλαμο ιονισμού. Το ποσό της δόσης πολλαπλασιάζεται με το εμβαδόν της επιφάνειας του θαλάμου ιονισμού, δηλαδή το εμβαδόν της επιφάνειας που έχει ακτινοβοληθεί, και το γινόμενο αποτελεί τη διορθωτική μέτρηση του KAP. Στον υπολογισμό του KAP δε λαμβάνεται υπ όψιν η οπισθοσκέδαση διότι η μέτρηση του KAP γίνεται στον αέρα.?????? (5)???????????????? (6) Όπου?? η δόση και Α το εμβαδόν της περιοχής ακτινοβόλησης EΝΕΡΓΟΣ ΔΟΣΗ Η ενεργός δόση είναι το άθροισμα των ισοδύναμων σταθμισμένων δόσεων στους ιστούς και στα όργανα. Ο συντελεστής στάθμισης συμβολίζεται ως W T. Για κάθε ιστό ή όργανο υπάρχει και ο αντίστοιχος συντελεστής στάθμισης (σχέση 7).????????? (7,1)??????????(7,2) Όπου H T =W R D T η ισοδύναμος δόση με μονάδα μέτρησης 1 Sv=1Gy για τις ακτίνες β, γ, X. Με W R τον συντελεστή βαρύτητας της ακτινοβολίας όπως φαίνεται στον πίνακα 2 (πίνακας 2 ος ), D T τη δόση σε ένα όργανο ή έναν ιστό και?? το συντελεστή βαρύτητας του εκάστοτε ιστού ή οργάνου όπως φαίνεται και στον παρακάτω πίνακα 3 (πίνακας 3 ος ). Η συνολική ενεργός δόση σε έναν ασθενή υπολογίζεται από τον τύπο (7,2) χρησιμοποιώντας, το μετρούμενο KAP για κάθε ασθενή και τον ειδικό παράγοντα διόρθωσης (CF-conversion factor) για τις συγκεκριμένες διαγνωστικές εξετάσεις. Τέλος, η μονάδα μέτρησης της ενεργού δόσης είναι το 1 Sievert(Sv). 18

26 Πίνακας 2 ος : παράγοντας στάθμισης ακτινοβολίας για τα διάφορα είδη της Ιστοί???? Μυελός των οστών Πνεύμονες, Στομάχι, Μαστός, επινεφρίδια, Χοληδόχος, καρδιά, νεφροί, λεμφικοί αδένες, πάγκρεας, προστάτης, λεπτό έντερο, σπλήνας, μήτρα/τράχηλος Γεννητικά όργανα Ουροδόχος κύστη, Οισοφάγος, Ήπαρ, Θυρεοειδής Επιφάνεια οστών, Εγκέφαλος, Σιελογόνοι αδένες, Δέρμα Πίνακας 3 ος :Συντελεστές βαρύτητας ιστών και οργάνων 19

27 2.2.5 ΑΠΟΡΡΟΦΟΥΜΕΝΗ ΔΟΣΗ Είναι η μέση ενέργεια η οποία μεταφέρεται από την προσπίπτουσα ιοντίζουσα ακτινοβολία σε μια μονάδα μάζας m με στοιχειώδη όγκο V(σχέση 8).?????? (8) Η μεταφερόμενη ενέργεια?είναι το άθροισμα όλων των ενεργειών που εισέρχονται στον στοιχειώδη όγκο που εξετάζουμε εκτός της ενέργειας που εξέρχεται. Η μονάδα της απορροφούμενης δόσης είναι το 1Gray=(J kg -1 ) ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗ ΔΟΣΗ Η ενεργός δόση δεν είναι άμεσα μετρούμενη ποσότητα στον εξεταζόμενο, όπως και τα διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς δεν εκφράζονται άμεσα από τις μετρήσεις της ενεργού δόσεως. Η ενεργός δόση μπορεί να υπολογιστεί με χρήση προγραμμάτων είτε με συντελεστές μετατροπής από άλλες μετρούμενες ποσότητες δόσης του εξεταζόμενου. Μια από τις δοσιμετρικές ποσότητες αυτές είναι η δόση επιφανείας (entrance surface dose-esd) είτε στον εξεταζόμενο (σχέση 9).?????????? (9)???????????????????????????????? Όπου ΚAP είναι το Kerma Area Product προς το μέγεθος του πεδίου ακτινοβόλησης. Β είναι ο παράγοντας οπισθοσκέδασης????είναι ο λόγος της απορροφούμενης δόσης στους ιστούς, προς αυτήν του αέρα.? ο διορθωτικός παράγοντας της οπισθοσκέδασης CF είναι το γινόμενο του παράγοντα οπισθοσκέδασης με τον παραπάνω λόγο δόσης Ο διορθωτικός παράγοντας που χρησιμοποιείται για την εύρεση της δόσης επιφανείας έχει υπολογιστεί στη βιβλιογραφία με προσομοιώσεις Monte Carlo. Αυτοί κατηγοριοποιούνται ανάλογα με την τάση και τα φίλτρα που χρησιμοποιούνται. Οι παράγοντες διόρθωσης φαίνονται στην παρακάτω εικόνα (εικόνα 10) 20

28 Εικόνα 10:Διορθωτικοί παράγοντες για τον υπολογισμό της επιφανειακής δόσης 2.3 ΔΟΣΙΜΕΤΡΑ Στον κλάδο της δοσιμετρίας εντάσσονται και τα δοσίμετρα. Τα δοσίμετρα είναι ειδικές διατάξεις με τις οποίες ανιχνεύονται οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Τα κύρια δοσίμετρα είναι τα: δοσίμετρα θερμοφωταύγειας (TLDs), δοσίμετρα με αέριο, τα δοσίμετρα μέτρησης γινομένου δόσης-εμβαδού επιφάνειας (KAP) και τα δοσίμετρα σπινθηρισμών. Δοσίμετρα θερμοφωταύγειας-(tlds): Η χρήση τους γίνεται συνήθως από το προσωπικό για ατομική δοσομέτρηση. Πρόκειται για δοσίμετρα που κατασκευάζονται από κατάλληλα υλικά (κρυστάλλους) και για τη λειτουργία τους χρησιμοποιούνται οι ιδιότητες της θερμοφωταύγειας. Η θερμοφωταύγεια ως φαινόμενο βασίζεται στη μέτρηση της ποσότητας του φωτός που εκπέμπεται από διάφορα υλικά όταν θερμαίνονται και διεγείρονται. Μπορεί να χαρακτηριστεί ως το φαινόμενο του φθορισμού και του φωσφορισμού. Ο φθορισμός πραγματοποιείται όταν η αποδιέγερση του διεγερμένου υλικού απαιτεί χρόνο μικρότερο του 0,1 sec. Λόγω όμως της ιοντίζουσας ακτινοβολίας, τα άτομα των υλικών διεγείρονται σε μετασταθείς καταστάσεις και τα ηλεκτρόνιά τους αποσπώνται. Όταν όμως το ηλεκτρόνιο επιστρέψει στην αρχική του κατάσταση, εκπέμπεται φως. Η ποσότητα του φωτός είναι ανάλογη προς την ενέργεια που έχει απορροφηθεί από το υλικό του δοσιμέτρου και έτσι μπορεί να υπολογιστεί και η δόση. Δοσίμετρα με αέριο: Στην κατηγορία αυτή ανιχνευτών ιοντίζουσας ακτινοβολίας εντάσσονται οι θάλαμοι ιοντισμού, οι θάλαμοι υπό μορφή πυκνωτή, θάλαμοι με παράλληλες πλάκες και οι ανιχνευτές Geiger-Muller. Οι θάλαμοι αυτοί είναι συνήθως κυλινδρικού σχήματος, στο εσωτερικό 21

29 τους βρίσκεται η άνοδος και στο εξωτερικό τους είναι η κάθοδος. Μέσα στο θάλαμο βρίσκεται ένα μείγμα αερίου. Με την πρόσπτωση της ακτινοβολίας στον εσωτερικό χώρο του θαλάμου, όπου βρίσκεται το αέριο δημιουργούνται ιόντα. Ανάλογα με την διαφορά δυναμικού που εφαρμόζεται τα ιόντα διαχωρίζονται δημιουργώντας ηλεκτρικό σήμα το οποίο μετράται. Το σήμα αυτό μετατρέπεται σε δόση. Δοσίμετρα σπινθηρισμών: Τα δοσίμετρα αυτά λειτουργούν με υλικά σπινθηρισμού, δηλαδή συγκεκριμένα υλικά ειδικά κατασκευασμένα να απορροφούν την ακτινοβολία δηλαδή ενέργεια και τη μετατρέπουν σε ορατό φως δηλαδή φωτόνια. Στη συνέχεια τα φωτόνια προσπίπτουν στους φωτοπολλαπλασιαστές. Οι φωτοπολλαπλασιαστές μετατρέπουν σε ηλεκτρικό σήμα την ορατή ακτινοβολία. Έπειτα το ηλεκτρικό σήμα περνά και ενισχύεται στο τέλος της διάταξης και μετατρέπεται σε δόση. Δοσίμετρα μέτρησης γινομένου δόσης-εμβαδού επιφάνειας (KAP): Το KAP χρησιμοποιείται σαν δείκτης της δόσης δε διάφορες διαγνωστικές εξετάσεις αλλά ακόμα και σε επεμβατικές διαδικασίες. Η βαθμονόμηση αυτών των δοσιμέτρων γίνεται με έναν θάλαμο ιοντισμού μετρώντας τη δόση στον αέρα. Η τελική βαθμονομημένη μέτρηση είναι το γινόμενο της δόσης στον αέρα με το εμβαδόν της περιοχής ακτινοβόλησης. Η μέτρηση αυτή είναι ανεξάρτητη από την απόσταση της επιφάνειας ακτινοβόλησης από την πηγή, επειδή η δέσμη από μια σημειακή πηγή αποκλίνει η περιοχή ακτινοβόλησης αυξάνει σύμφωνα με το τετράγωνο της απόστασης από την πηγή, ενώ η ένταση της ακτινοβολίας μειώνεται σύμφωνα με το αντίστροφο της απόστασης. Δοσίμετρα με φιλμ: Στα συγκεκριμένα δοσίμετρα η ανίχνευση της ιοντίζουσας ακτινοβολίας γίνεται μέσω της αμαύρωσης του φωτογραφικού φιλμ. Η δόση εξαρτάται από την ποσότητα αμαύρωσης του φιλμ δηλαδή από την οπτική πυκνότητα. Όσο πιο σκούρα εμφανίζεται μια περιοχή στο φιλμ, τόσο μεγαλύτερη ακτινοβολία έχει προσπέσει στο συγκεκριμένο σημείο.????????? (10) Όπου ορίζεται ως οπτική πυκνότητα ο λογάριθμος του λόγου της προσπίπτουσας προς τη διερχόμενη δέσμη (σχέση 10).? :η προσπίπτουσα δέσμη Ι:η διερχόμενη δέσμη 22

30 3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ 3.1 ΑΝΤΙΘΕΣΗ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΕΙΚΟΝΑΣ-ΑΚΤΙΝΟΣΚΙΕΡΕΣ ΟΥΣΙΕΣ Ακτινοσκιερές ουσίες χρησιμοποιούνται κατά κύριο λόγο σε ιατρικές εξετάσεις όταν κρίνεται απαραίτητο να υπάρχει η βέλτιστη ικανή απεικόνιση των ανατομικών αλλά και λειτουργικών πληροφοριών του ανθρωπίνου σώματος. Οι ουσίες αυτές είναι εργαλεία που μπορούν να καθορίσουν το τελικό αποτέλεσμα της ποιότητας της εικόνας και να ενισχύσουν την αντίθεσή της. Η έντονη αντίθεση που δημιουργούν οι παράγοντες αντίθεσης, είναι λόγω της διαφοράς των πυκνοτήτων και της φωτεινότητας. Υπάρχουν και άλλοι παράμετροι που καθορίζουν την ποιότητας της εικόνας και κατηγοριοποιούνται ανάλογα με το είδος της εκάστοτε εξέτασης. Στις εξετάσεις με τη χρήση των Ακτίνων-X η ακτινοβολία από την πηγή του ακτινογραφικού συστήματος αλληλεπιδρά με την ακτινοσκιερή ουσία καθώς αυτή διαπερνά το ανθρώπινο σώμα. Όμως η αντίθεση στην ιατρική εικόνα παρατηρείται και χωρίς τη χρήση σκιαγραφικών ουσιών, η ποσότητα αυτή μπορεί να οριστεί ως το μέγεθος που εκφράζει τη διαφορά της πυκνότητας είτε της φωτεινότητας μεταξύ δυο περιοχών. Η αντίθεση από την κύρια δέσμη των ακτίνων-x και η απεικόνιση της πληροφορίας του ιατρικού ενδιαφέροντος εξαρτάται από: Το πάχος του ασθενούς. Η κύρια δέσμη εξασθενεί περισσότερο όταν διαπερνά υλικό μεγαλύτερου πάχους. Την ποσότητα της μάζας ανά μονάδα όγκου, όπου προκαλεί εξασθένηση της αρχικής δέσμης των ακτίνων-x και προφανώς είναι παράγοντας που επηρεάζει την αντίθεση της τελικής εικόνας. Τέλος, ακόμη ένας παράγοντας διαμόρφωσης της αντίθεσης της εικόνας είναι ο ατομικός αριθμός. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για τη θωράκιση των ακτινογραφικών συστημάτωνκυρίως δηλαδή ο μόλυβδος(z=82) έχουν υψηλό ατομικό αριθμό με αποτέλεσμα λόγω του φωτοηλεκτρικού φαινομένου να εξασθενεί η πρωτογενής δέσμη. Τα σκιαγραφικά είναι υλικά τα οποία εισάγονται στον ανθρώπινο οργανισμό με διάφορους τρόπους (κατάποση, ενδοφλεβίως κλπ) με απώτερο σκοπό την ενίσχυση της αντίθεσης της περιοχής του ιατρικού ενδιαφέροντος. Αυτά ταξινομούνται σε δύο κατηγορίες. Σε υλικά υψηλού ατομικού αριθμού και υλικά χαμηλής πυκνότητας. Τα υλικά με υψηλό ατομικό αριθμό είναι κυρίως το Βάριο με ατομικό αριθμό Z=56 είτε το Ιώδιο (Ζ=53). Οι ουσίες αυτές χρησιμοποιούνται για παραγωγή αντίθεσης διότι λόγω του υψηλού ατομικού αριθμού τους δεσμεύουν φωτόνια δημιουργώντας σκιάσεις. Τα υλικά χαμηλής πυκνότητας (αέρας, διοξείδιο του άνθρακα) έχουν μικρή πιθανότητα αλληλεπίδρασης με φωτόνια αλλά δημιουργούν επίσης μια φωτεινή περιοχή αντίθεσης στην εικόνα. 23

31 3.2 ΒΑΡΙΟΥΧΟ ΔΙΑΛΥΜΑ Τα βαριούχα διαλύματα χρησιμοποιούνται για την απεικόνιση του πεπτικού συστήματος και του οισοφάγου. Εισέρχονται στον ανθρώπινο οργανισμό είτε ως υγρό διάλυμα μέσω της κατάποσης είτε μέσω του ορθού. Μπορούν μέσα σε αυτά να χρησιμοποιηθούν ουσίες βελτίωσης της γεύσης. Το διάλυμα αποτελείται πιο ειδικά από θειικό βάριο (Barium sulfate) (BaSO4), όπου στην παρακάτω εικόνα παρατηρείται η μοριακή του δομή (εικόνα 11), και με τη μορφή εναιωρήματος δηλαδή διαλύματος με νερό, χορηγείται στους εξεταζόμενους. Το διάλυμα του θειικού βαρίου έχει χαμηλή διαλυτότητα κ έτσι τα εναιωρήματα μπορούν να επικαλύψουν τις περιοχές του εντέρου καθώς και του στομάχου. Η πυκνότητα του διαλύματος καθορίζεται ανάλογα με το είδος της εξέτασης αλλά και από την περιοχή του ιατρικού ενδιαφέροντος. Εικόνα 11:Μοριακή δομή Θειικού Βαρίου 3.3 ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ Η ακτινοπροστασία είναι καθορισμένη νομοθετικά από το κράτος, αποσκοπεί στην προστασία του περιβάλλοντος των όλων των ζώντων οργανισμών από επιβλαβείς επιδράσεις και αποτελέσματα της χρήσης των ιοντιζουσών ακτινοβολιών, είτε αυτές προέρχονται από φυσικές ή τεχνικές πηγές. 3.4 ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ Όπως αναφέρεται και στη νομοθεσία η αρμόδια αρχή για τα θέματα ακτινοπροστασίας είναι η Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας (ΕΕΑΕ) 1014(ΦΟΡ)94/ Οι γενικές αρχές για τον περιορισμό των ατομικών αλλά και συλλογικών δόσεων είναι οι εξής: Η αρχή της αιτιολόγησης: Η χρήση των ιοντιζουσών ακτινοβολιών πρέπει να έχει εγκριθεί από την ΕΕΑΕ πριν την εφαρμογή τους. Υπάρχει περίπτωση αναθεώρησης από την ΕΕΑΕ σε νέες πρακτικές ή νέες ενδείξεις. Η χρηστική τους αξία πρέπει να υπερβαίνει τον κίνδυνο για βλάβη στην υγεία των ζώντων οργανισμών ή του περιβάλλοντος, δηλαδή η μη αιτιολογημένη έκθεση σε ακτινοβολία απαγορεύεται ρητά από τη νομοθεσία. 24

32 Η αρχή της βελτιστοποίησης: Η έκθεση σε ακτινοβολία, είτε ιατρών είτε εξεταζόμενων και ασθενών πρέπει να περιορίζεται στο χαμηλότερο δυνατό επίπεδο. Γι αυτό το λόγο η αρχή αυτή της ακτινοπροστασίας ονομάζεται ως A.L.A.R.A (As Low As Reasonably Achievable). Η αρχή των ορίων δόσεων: Τα όρια των δόσεων καθορίζονται ρητά για την ετήσια έκθεση στο ιατρικό προσωπικό. Για τους εξεταζόμενους συνυπολογίζονται οι δόσεις εξαρτώμενες από την ιατρική εξέταση που υποβάλλονται. Για τη βελτιστοποίηση της ακτινοπροστασίας των ασθενών εφαρμόζονται τα Διαγνωστικά Επίπεδα Αναφοράς η αλλιώς (ΔΕΑ) τα οποία καθορίζονται σε εθνικό επίπεδο. 1. Τα όρια των ενεργών δόσεων των επαγγελματικά εκτιθέμενων σύμφωνα με την εφημερίδα της κυβερνήσεως, περιορίζονται σε 20mSv ανά έτος και δε θα πρέπει να ξεπερνούν τα 100mSv σε περίοδο πέντε συνεχόμενων ετών. Τα όρια των ισοδύναμων δόσεων για τον φακό των οφθαλμών, το δέρμα και τα άκρα είναι 150mSv, 500mSv και 500 msv αντιστοίχως. 2. Τα όρια των ενεργών δόσεων σε επαγγελματικά μαθητευόμενους σε ηλικιών είναι τα 6mSv ετησίως, ο φακός των οφθαλμών και το δέρμα 50mSv και 150mSv αντιστοίχως. 3. Για μεμονωμένα άτομα του κοινού το όριο της ενεργού δόσης στην ολόσωμη έκθεση περιορίζεται σε 1mSv ετησίως. Επιπλέον το όριο της ισοδύναμης δόσης για τον φακό των οφθαλμών καθορίζεται σε 15mSv ανά έτος και για το δέρμα καθορίζεται σε 50mSv. 3.5 ΒΑΣΙΚΟΙ ΚΑΝΟΝΕΣ ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ Οι κανόνες ακτινοπροστασίας είναι βασικές παράμετροι με τις οποίες μπορεί να περιοριστεί φυσικά η δόση τους εκτιθέμενους. i. Χρόνος έκθεσης. Με τη μείωση του χρόνου έχουμε και μείωση της έκθεσης, συνεπώς και μείωση της δόσης στους εκτιθέμενους. Είναι σημαντικό οπότε να περιορίζεται η παραμονή σε χώρους ακτινοβολίας. ii. Θωράκιση. Θωράκιση είναι η παρεμβολή κάποιων υλικών σε πηγές ακτινοβολίας σε κτίρια ή μηχανήματα με σκοπό τη μείωση της έκθεσης των εργαζομένων αλλά και των εξεταζόμενων. Η μείωση της δόσης έχει εξάρτηση από το είδος της ακτινοβολίας που χρησιμοποιείται. Τα πιο κοινά υλικά θωράκισης είναι ο μόλυβδος και το μπετόν. 25

33 iii. Απόσταση. Με την αύξηση της απόστασης μειώνεται και η δόση. Οπότε η απόσταση ενός ατόμου από την πηγή της ακτινοβολίας θα πρέπει να διατηρηθεί όσο γίνεται μικρότερη διότι η ένταση της ακτινοβολίας είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης από την πηγή. Η απορροφητικότητα των υλικών θωράκισης σε σχέση με τα είδη της ακτινοβολίας, φαίνεται στην παρακάτω εικόνα (εικόνα 12). Εικόνα 12: Απορροφητικότητα υλικών θωράκισης 3.6 ΠΕΡΙΟΡΙΣΤΙΚΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΔΟΣΗΣ (ΠΕΔ) Οι βασικοί κανόνες και η εφαρμογή γενικότερα της ακτινοπροστασίας προστάζουν τον περιορισμό της έκθεσης και των δόσεων σε επαγγελματικά εκτιθέμενους και το κοινό. Λόγω αυτών ορίζονται τα περιοριστικά επίπεδα δόσεων (ΠΕΔ) όπου εφαρμόζονται σε κάθε ιατρική πρακτική που περιέχει τη χρήση ακτινοβολιών, ώστε να τηρηθεί η υπάρχουσα νομοθεσία. Τα ΠΕΔ χρησιμοποιούνται σαν δείκτης της εφαρμοσμένης πρακτικής στις ιατρικές διαγνωστικές εξετάσεις με σκοπό τη βελτιστοποίηση της εφαρμογής της ακτινοπροστασίας, αλλά και της λήψης αποφάσεων για τη μείωση της έκθεσης των εξεταζόμενων και του προσωπικού. Η υπέρβασή τους δεν είναι απαγορευτική όπως τα όρια των δόσεων. 3.7 ΔΙΑΓΝΩΣΤΙΚΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΑΝΑΦΟΡΑΣ (ΔΕΑ) Τα Διαγνωστικά Επίπεδα Αναφοράς (ΔΕΑ) αποτελούν ένα από τα βασικότερα κομμάτια της ακτινοπροστασίας των εξεταζομένων και ασθενών στη διαγνωστική ιατρική με ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Σύμφωνα με τους Κανονισμούς Ακτινοπροστασίας και τις Ευρωπαϊκές Οδηγίες, τα ΔΕΑ θεσπίζονται σε εθνικό επίπεδο και αναθεωρούνται σε τακτά χρονικά διαστήματα. Για τη διασφάλιση της σωστής 26

34 πρακτικής σε συνήθεις εξετάσεις, ορίζονται τα διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς. Αυτά καθορίζονται ως επίπεδα δόσης συνήθων ακτινοδιαγνωστικών εξετάσεων σε ομάδες ασθενών με ένα τυπικό μέσο όρο βάρους και ύψους. Οι τιμές τους φαίνονται συγκεντρωμένες στον παρακάτω πίνακα (Πίνακας 4 ος ) για τις πιο συνήθεις ακτινολογικές εξετάσεις. Διασφαλίζουν την ορθή πρακτική και εκτέλεση των εξετάσεων καθώς με τη χρήση τους οδηγούν σε ένα σαφές διαγνωστικό αποτέλεσμα. Η εφαρμογή των ΔΕΑ έχει ως απώτερο σκοπό τη βελτίωση των ήδη υπαρχουσών τεχνικών σε συνήθεις εξετάσεις. Ο καθορισμός τους γίνεται από το υπουργείο υγείας. Η υπέρβασή τους δίνει βήμα για περαιτέρω έρευνα και σαφή καθορισμό νέων ΔΕΑ, χωρίς να σημαίνει ότι αν παρατηρηθεί υπέρβαση αυτών γίνεται λάθος εκτέλεση της εξέτασης. Τα ΔΕΑ εκδίδονται υπό μορφή Υπουργικής απόφασης για ακτινολογικές εξετάσεις από το Υπουργείο Υγείας. Επίσης παρουσιάζονται στην ηλεκτρονική σελίδα της Ελληνικής Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας (ΕΕΑΕ) όπου γίνεται εκτενής ενημέρωση για την ακτινοβολία, την προστασία από αυτή αλλά και την αποφυγή της. Οι τιμές τους φαίνονται στον παρακάτω πίνακα (πίνακας 4 ος ). Πίνακας 4 ος : Τιμές ΔΕΑ για τις πιο συχνά ακτινολογικές εξετάσεις σε εθνικό επίπεδο (ΕΕΑΕ) 27

35 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ 4.1 ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ Όταν οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες έρθουν σε επαφή με άτομα της ύλης, τότε οι αλληλεπιδράσεις τους είναι αυτές που αναφέρθηκαν στο προηγούμενο κεφάλαιο (φαινόμενα Compton, Rayleigh, δίδυμος γένεση κλπ). Η απορρόφηση της ακτινοβολίας από τα μόρια της ύλης, δημιουργεί ιοντισμούς ικανούς για χημικές μεταβολές στα μόρια. Το μεγαλύτερο ποσοστό της ενέργειας που απορροφούν τα μόρια από την ακτινοβολία στην οποία εκτίθενται, εκδηλώνεται με τη μορφή θερμότητας, όμως το υπόλοιπο ποσοστό ενέργειας δε χάνεται, δημιουργεί όμως ιοντισμούς, ικανούς για πρόκληση έντονων βιολογικών αποτελεσμάτων σε κυτταρικό επίπεδο. Το φαινόμενο αυτό καλείται ως σχηματισμός ελεύθερων ριζών και παρατηρήθηκε από τον Denham Harman το Οι ελεύθερες ρίζες είναι προϊόντα του μεταβολισμού, παραγόμενα από κατανάλωση υψηλής ενέργειας του οργανισμού, προερχόμενα από τα μιτοχόνδρια, στα οποία γίνεται ραδιόλυση του νερού του κυττάρου. Για να σταθεροποιηθεί η δομή τους, αφού περιέχουν ένα ηλεκτρόνιο, αποσπούν ηλεκτρόνια από γειτονικά τους μόρια με αποτέλεσμα τη δημιουργία μιας καταστρεπτικής ενεργούς αλυσίδας, προκαλώντας βλάβες στις κυτταρικές δομές και συνεπώς στην αλυσίδα του DNA. Σε πολλές περιπτώσεις υπάρχουν μηχανισμοί στο ανθρώπινο σώμα όπου επιδιορθώνουν τη βλάβη αυτή. Αν όμως η βλάβη δεν επιδέχεται επιδιόρθωση τότε μπορεί να προκληθούν πολλά βιολογικά αποτελέσματα στα κύτταρα, όμως μεταλλάξεις, ανωμαλίες στα χρωμοσώματα ακόμα και κυτταρικός θάνατος. 4.2 ΑΜΕΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΔΡΑΣΗ Η άμεση βιολογική δράση στα μόρια αφορά κυρίως την θεωρία του στόχου. Αυτό σημαίνει ότι το μόριο που έχει ακτινοβοληθεί θεωρείται στόχος. Εξετάζονται οι αλληλεπιδράσεις της ακτινοβολίας με τα μόρια όπως η καταστροφή των χημικών δεσμών του DNA και του RNA. Όταν οι χημικοί δεσμοί σπάνε τότε αυτά διασπώνται με αποτέλεσμα τη δημιουργία άλλων μορίων με φυσικά νέες ιδιότητες. Κατά την άμεση επίδραση της ακτινοβολίας στα μόρια του νερού, δημιουργούνται ελεύθερες ρίζες (άτομα ή μόρια). Το κύριο χαρακτηριστικό των ελευθέρων ριζών είναι η αστάθεια των μορίων τους λόγω του ασύζευκτου ζεύγους ηλεκτρονίων στην εξωτερική τους στοιβάδα (δηλαδή ηλεκτρόνια με το ίδιο spin). 28

36 4.3 ΈΜΜΕΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΔΡΑΣΗ Η έμμεση βιολογική δράση αφορά τη διασπορά των ελευθέρων ριζών όπως αναφέρθηκε και στην πρώτη παράγραφο. Πιο συγκεκριμένα είναι η χημική μεταβολή σε ένα μόριο το οποίο δεν δέχθηκε απευθείας ακτινοβολία, αλλά με δευτερογενείς αντιδράσεις. Το κυρίαρχο φαινόμενο για τη δημιουργία των ελευθέρων ριζών είναι η ραδιόλυση. Τα μόρια αποτελούνται στο μεγαλύτερό τους ποσοστό από νερό. Η ραδιόλυση του νερού γίνεται όταν έρθει σε επαφή ένα μόριο νερού με την ακτινοβολία. Τότε το μόριο διασπάται σε υπεροξείδιο του υδρογόνου, ελεύθερες ρίζες του υδρογόνου και υδροξυλίου και ανάμεικτες ενώσεις οξυγόνου όπως το όζον, καθώς και ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα προϊόντα της ραδιόλυσης μπορούν να συνεχίσουν να συμμετέχουν σε επόμενες αντιδράσεις με τα υπόλοιπα γειτονικά τους μόρια. 4.4 ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ Όταν η ιοντίζουσα ακτινοβολία έρχεται σε επαφή με τα κύτταρα, υπάρχουν τρία στάδια απόκρισής τους. Αρχικά είναι το φυσικό στάδιο, το οποίο διαρκεί sec. Είναι το στάδιο στο οποίο παρατηρείται η δημιουργία ελευθέρων ριζών. Ουσιαστικά σε αυτό το στάδιο η επίδραση της ακτινοβολίας με το κύτταρο αφορά κυρίως τις αλληλεπιδράσεις του νερού με την ακτινοβολία, όπου το νερό είναι το κυρίαρχο στοιχείο ενός κυττάρου. Όταν το κύτταρο δεχτεί την ενέργεια της ακτινοβολίας, διεγείρεται με αποτέλεσμα τη δημιουργία μιας ουσίας, είτε τη διάσπαση κάποιας χημικής ένωσης. Το μεγαλύτερο ποσοστό της ενέργειας που δίνεται στο κύτταρο προκαλεί κυρίως διεγέρσεις. Οι διεγερμένες καταστάσεις χαρακτηρίζονται και αυτές από αστάθεια, οπότε υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να υπάρξει κάποια χημική αντίδραση. Δεύτερο είναι το βιοχημικό στάδιο. Οι βλάβες στα κύτταρα αφορούν την επίδραση των μορίων με άλλα μόρια με αποτελέσματα που δημιουργούν μόνιμες αλλαγές στις υποκυτταρικές δομές. Τέλος, είναι το βιολογικό στάδιο στο οποίο εμφανίζονται τα καταστρεπτικά αποτελέσματα της ακτινοβολίας. Οι βλάβες όχι μόνο των κυττάρων αλλά και του DNA με αποτελέσματα ακόμη και μετά από μερικά έτη. 29

37 4.5 ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΟ DNA Το DNA όπως και τα μόρια, έχουν παρόμοια αποτελέσματα έπειτα από τη δράση της ιοντίζουσας ακτινοβολίας σε αυτά. Αυτό σημαίνει ότι όπως και στα μόρια, έτσι και στο DNA σπάνε χημικοί δεσμοί. Οι βλάβες που μπορούν να προκληθούν είναι κυρίως αλλαγές στην αλληλουχία των βάσεων του DNA (θυμίνη, αδενίνη, γουανίνη, κυτοσίνη), προκαλώντας περαιτέρω μετάλλαξη του γενετικού υλικού. Ως εκ τούτου εμφανίζονται χρωματοσωματικές αλλαγές. Τα κύτταρα βέβαια, ακόμα και με το μεταλλαγμένο γενετικό υλικό μπορεί να είναι βιώσιμα και ικανά για πολλαπλασιασμό. Οι επιπτώσεις εμφανίζονται μακροπρόθεσμα στην υγεία του ατόμου. Οι επιδιορθώσεις από τους μηχανισμούς του γενετικού υλικού δε θα μπορούν ποτέ να είναι πλήρεις. Σε ακόμα μεγαλύτερες δόσεις επέρχεται ο κυτταρικός θάνατος, και όχι τόσο η τροποποίηση του γενετικού υλικού, όπως και αλλαγές στα γονίδια. Η τροποποίηση αυτή μπορεί να μεταφερθεί γενετικά και να κληρονομηθεί στους απογόνους του ατόμου. Η εκτεταμένη βλάβη στο DNA αλλά και οι τροποποιήσεις στον τρόπο παραγωγής των κυττάρων αλλάζει σημαντικά σε χημικό επίπεδο, προκαλώντας νέκρωση στα κύτταρα, στους ιστούς και στα όργανα. 4.6 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΗΝ ΥΓΕΙΑ Τα αποτελέσματα της ακτινοβολίας στην υγεία σχετίζονται με τη δόση που δέχεται ο εκάστοτε οργανισμός. Πολλά αποτελέσματα μπορεί να είναι ορατά, άλλα πάλι όχι. Με αυτά τα δεδομένα γίνεται η κατηγοριοποίηση των αποτελεσμάτων στην υγεία σε: Ντετερμινιστικά ή μη στοχαστικά αποτελέσματα: Είναι ορατά και αυξάνουν αναλόγως με το ποσό της δόσης που έχει δεχτεί ο οργανισμός. Υπάρχει ένα κατώφλι δόσης κάτω από το οποίο δε μπορεί να είναι κλινικά ανιχνεύσιμη η επίδραση της ακτινοβολίας. Είναι αποτελέσματα που μπορούν να προβλεφθούν, και εμφανίζονται άμεσα, όπως οφθαλμολογικές επιπλοκές, δερματικά προβλήματα και προβλήματα στην αναπαραγωγή. Σε μικρές ακτινοβολήσεις δεν εμφανίζονται βλάβες. Όσο αυξάνεται η δόση τότε γίνεται αναλογική εμφάνιση προβλημάτων. Στοχαστικά αποτελέσματα: Η πιθανότητα να εμφανιστούν αποτελέσματα στον ανθρώπινο οργανισμό εξαρτάται πάλι από τη δόση χωρίς να είναι συνάρτηση της δόσης κατωφλίου. Όμως τα αποτελέσματα αυτά δεν είναι προβλέψιμα. Υπάρχει περίπτωση να εμφανιστούν οποιαδήποτε στιγμή στον ανθρώπινο οργανισμό και δεν εξαρτώνται από το μέγεθος της δόσης. Το πιο σοβαρό αποτέλεσμα είναι η εμφάνιση κακοηθειών. Τα στοχαστικά ανήκουν στα αποτελέσματα που μπορούν να μεταφερθούν γενετικά στις επόμενες γενιές. 30

38 31

39 Ειδικο?Με?ρος 32

40 33

41 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο ΜΕΘΟΔΟΣ-ΥΛΙΚΑ 5.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Για τον υπολογισμό της δόσης στους εξεταζόμενους για τις εξετάσεις με βαριούχο γεύμα και υποκλυσμό αλλά και για τον καθορισμό των τοπικών ΔΕΑ κατεγράφησαν δεδομένα από 15 ασθενείς για την 1 η εξέταση και δεδομένα από 12 ασθενείς για τη 2 η εξέταση. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν στο ακτινοδιαγνωστικό τμήμα του Πανεπιστημιακού νοσοκομείου του Ρίου. Το ακτινοσκοπικό σύστημα που χρησιμοποιήθηκε είναι το Siemens Axion Icons R200 που απεικονίζεται στην παρακάτω εικόνα (εικόνα 13). Εικόνα 13 : Siemens Axion Icons R200 34

42 5.2 ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Το ακτινοσκοπικό Siemens Axion Icons R200 είναι μια διαγνωστική μονάδα ακτίνων-x με περιστρεφόμενη κλίνη, ικανή για κίνηση σε όλες τις θέσεις προβολής (εικόνα 14). Υπάρχουν επιλογές ρύθμισης της απόστασης πηγής-ανιχνευτή (115cm-150cm), καθώς και την κλίσης της κλίνης από +90 ο μέχρι -17 ο. Η κλίνη κινείται ομαλά και ελεγχόμενα, υπάρχει η επιλογή της πέδησης και μπορεί να αφαιρεθεί. Εικόνα 14: Ακτινοσκοπικό μηχάνημα και τα μέρη του 1. Μονάδα εξέτασης ΙCONS R200 (εικόνα 14,1),(εικόνα 16) 2. Κονσόλα εκκίνησης ON/OFF 3. Μεταφερόμενη κονσόλα απεικόνισης 4. Σύστημα τηλεχειρισμού (εικόνα 15) 5. Πληκτρολόγιο ακτινοσκόπησης (εικόνα 15) 6. Διακόπτης ποδιού για αλλαγή από ακτινοσκόπηση σε ακτινογράφηση (εικόνα 15) 35

43 7. Γραφείο στο οποίο τοποθετούνται οι κονσόλες (εικόνα 15) 8. Ξεχωριστή κονσόλα με διακόπτη ποδιού αλλαγής από ακτινοσκόπηση σε ακτινογράφηση 9. Μονάδα όρθιου Bucky (Αντιδιαχυτικού διαφράγματος) Εικόνα 15 : Χώρος χειριστηρίου Εικόνα 16: Μονάδα εξέτασης 36

44 1. Σύστημα ενισχυτή εικόνας με οθόνη και ασφάλεια 2. Ρυθμιζόμενη χειρολαβή 3. Συσκευή ακτινολογικής κασέτας, μονάδα υποδοχέα ενισχυτή εικόνας με πίνακα ελέγχου παρά την κλίνη και αφαιρούμενο αντιδιαχυτικό πλέγμα. 4. Λαβή ασφαλείας 5. Ράβδος χειρολαβής, ρυθμιζόμενη, ασφαλής για χρήση σε όλες τις προβολές 6. Συσκευή συμπίεσης, για εισαγωγή κώνου συμπίεσης 7. Κατευθυντήρας διαφράγματος με προσαρμογέα μεγέθους και αριθμητικές ενδείξεις, με πρόσθετα φίλτρα Cu και άλλα χειροκίνητα ημιδιαφανή φίλτρα 8. Λυχνία ακτίνων-x με δυνατότητα περιστροφής 9. Λαβή για την περιστροφή της λυχνίας 10. Ορθοστάτης λυχνίας για επιλογή απόστασης λυχνίας ανιχνευτή 11. Μηχανισμός μεταφοράς με προσαρτημένο ορθοστάτη συστήματος 12. Ένδειξη τομογραφικού ύψους. 13. Εγκάρσια και διαμήκης μετακινούμενη επιφάνεια κλίνης 14. Στήριγμα ποδιών μηχανικά μετακινούμενο στο ύψος από +90 ο /-17 ο 15. Βάση της ακτινογραφικής μονάδας με μηχανισμό κλίσης 5.3 ΣΥΛΛΟΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Για τον υπολογισμό των τοπικών ΔΕΑ και της δόσης εισόδου στους ασθενείς έπρεπε να συλλεχθούν δεδομένα όπως αναφέρονται παρακάτω: Αρχικά κατεγράφησαν τα δεδομένα των ασθενών, όπως: βάρος ύψος ηλικία πάχος στην περιοχή ακτινοβόλησης Έπειτα συλλέχθηκαν οι παράμετροι έκθεσης, όπως: Η απόσταση της πηγής των ακτίνων-x με τον ανιχνευτή το μέγεθος του πεδίου η απόσταση της πηγής με την επιφάνεια του ασθενούς Τέλος κατεγράφησαν οι δείκτες δόσης, όπως: Το συνολικό KAP για ακτινοσκόπηση και ακτινογράφηση ο συνολικός χρόνος της εξέτασης Οι εξετάσεις διεξάχθηκαν από τρείς Ιατρούς ακτινολόγους. 37

45 5.4 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Το βαριούχο γεύμα είναι μια ακτινοσκοπική-ακτινογραφική διαγνωστική εξέταση με σκοπό την απεικόνιση του οισοφάγου. του φάρυγγα, του υποφάρυγγα και του στόμαχου. Οι εξεταζόμενοι πρέπει να ακολουθήσουν συγκεκριμένες οδηγίες πριν αλλά και κατά τη διάρκεια της εξέτασης. Ειδικότερα απαγορεύεται η λήψη στερεών τροφών αλλά και υγρών τουλάχιστον οχτώ ώρες πριν την εξέταση. Σε πολλές περιπτώσεις χορηγούνται σκευάσματα για την απελευθέρωση μεγάλων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα ώστε να διαταθεί ο στόμαχος και ακόμη, όταν κριθεί αναγκαίο χορηγούνται ενδοφλέβια σπασμολυτικά. Απαραίτητη όμως και κύρια προϋπόθεση είναι η συνεργασία του εξεταζόμενου. Το σημαντικότερο κομμάτι της εξέτασης είναι η χρήση ενός παράγοντας αντίθεσης, ενός διαλύματος που περιέχει βάριο, με το οποίο γίνονται ορατές οι περιοχές του ιατρικού ενδιαφέροντος. Το διάλυμα έχει την αναλογία 1 προς 3 με το νερό. Το βάριο έχει την ιδιότητα να εμφανίζεται χαρακτηριστικά στην ακτινογραφία (ακτινοσκιερή ουσία-υψηλός ατομικός αριθμός). Η χορήγηση του βαριούχου διαλύματος πριν την εξέταση, απομακρύνει από το στόμαχο το βλεννογόνο στρώμα που τον επικαλύπτει. Καθώς ο ασθενής εισέρχεται στο χώρο του ακτινοσκοπικού, προετοιμάζεται από το βοηθητικό προσωπικό καταλλήλως ώστε να τοποθετηθεί με τον απαραίτητο τρόπο στην κλίνη του μηχανήματος. Το προσωπικό εξέρχεται από τον χώρο του μηχανήματος και εισέρχεται στο χώρο του χειριστηρίου, όπου είναι μια άκρως προστατευμένη περιοχή από τις ιοντίζουσες ακτινοβολίες, καθώς είναι κατάλληλα θωρακισμένη. Πριν την πρώτη λήψη, το προσωπικό παρέχει στον εξεταζόμενο ένα αναβράζον κοκκίο για τη διάταση του στόμαχου, με το οποίο δημιουργούνται έντονες ερυγές λόγω της αποβολής αερίων (CO 2 ) από το στόμαχο. Οι ερυγές δεν πρέπει να ικανοποιηθούν και μια εικόνα λαμβάνεται από τον ιατρό ακτινολόγο στην περιοχή του οισοφάγου και μια από στην περιοχή του στομάχου σε όρθια θέση πριν δοθεί στον εξεταζόμενο το βαριούχο διάλυμα. Η απόσταση της λυχνίας με την επιφάνεια της κλίνης στον δέκτη της εικόνας είναι σταθερή, SID=115cm (SID=source to image receptor distance). Έπειτα μιλώντας από το μικρόφωνο ο ιατρός ακτινολόγος δίνει οδηγίες στον εξεταζόμενο για την κατάποση του διαλύματος. Οι λήψεις αυτές γίνονται σε όρθια θέση. Κατά την εισαγωγή του διαλύματος στον οισοφάγο ξεκινάει η διαδικασία της ακτινοσκόπησης. Η πορεία του υγρού διαλύματος παρακολουθείται σε πραγματικό χρόνο στον οισοφάγο με ταυτόχρονη λήψη ακτινογραφικών εικόνων σε περιοχές ιατρικού ενδιαφέροντος σύμφωνα με την κρίση του ιατρού. Ο ασθενής έπειτα τοποθετείται πλάγια στις όρθιες θέσεις ώστε να γίνει λήψη αριστερών και δεξιών- πλαγίων προβολών. Με αυτόν τον τρόπο παρακολουθούνται και εξετάζονται εκτενώς όλες οι ανατομικές δομές στις περιοχές του οισοφάγου, του φάρυγγα και του υποφάρυγγα. Η ροή του διαλύματος παρακολουθείται μέχρι το στόμαχο όπου ο ασθενής τοποθετείται σε ύπτια θέση. Για την επάλειψη του στομάχου με το διάλυμα του βαρίου απαιτείται από τον εξεταζόμενο να κινηθεί προς όλες τις κατευθύνσεις σε ύπτια πάντα θέση. Έπειτα γίνονται οι απαραίτητες λήψεις και ακτινοσκοπήσεις. Και τέλος σε όρθια θέση με την τελευταία κατάποση του 38

46 βαρίου και με πίεση που ασκεί ο εξεταζόμενος στην περιοχή της κοιλίας, ακτινοσκοπείται η είσοδός του στον στόμαχο. Στο συγκεκριμένο σημείο εξετάζεται η γαστροοισοφαγική παλινδρόμηση, οι οισοφαγικοί σπασμοί και η ροή των υγρών στον δωδεκαδάκτυλο. Το βαριούχο γεύμα χρησιμοποιείται στη μελέτη παθήσεων όπως η πυλωρική στένωση, τα εκκολπώματα στομάχου, οι συγγενείς παθήσεις του στομάχου (π.χ. αναδιπλασιασμός στομάχου), οι υπερτροφικές γαστροπάθειες-γαστρίτιδες, η διαφραγματοκήλη, η συστροφή στομάχου, ο καταρρακτοειδής στόμαχος, το γαστρικό έλκος, η γαστροοισοφαγική παλινδρόμηση, οι οισοφαγικοί σπασμοί, οι γαστρικοί πολύποδες, ο καρκίνος στομάχου και οι στρωματικοί όγκοι. Στην παρακάτω εικόνα (εικόνα 17) απεικονίζεται ο στόμαχος ενός υγιούς εξεταζόμενου καθώς έχει γεμίσει με την σκιαγραφική ουσία και εν συνεχεία παρατηρείται η ροή της από τον στόμαχο, στην περιοχή του δωδεκαδακτύλου και από εκεί η εισροή της στο λεπτό έντερο. Εικόνα 17: Απεικόνιση στόμαχου με επικάλυψη βαριούχου διαλύματος σε εξέταση βαριούχου γεύματος 39

47 Ο βαριούχος υποκλυσμός είναι η απεικόνιση του παχέος εντέρου. Στη συγκεκριμένη εξέταση εισάγεται βάριο με ειδικό καθετήρα από τον ορθό στο κατώτερο τμήμα του γαστρεντερικού σωλήνα και μέσω της χρήσης ακτίνων-χ απεικονίζεται το παχύ έντερο. Το βάριο, το οποίο είναι ακτινοσκιερή ουσία, και η ίδια με αυτή που χρησιμοποιείται στην εξέταση του βαριούχου γεύματος, σκιαγραφεί το εσωτερικό του παχέος εντέρου αποκαλύπτοντας πιθανές ανωμαλίες. Στη συγκεκριμένη εξέταση απαιτείται μια μεγαλύτερη προετοιμασία από τον εξεταζόμενο. Στόχος είναι ο καθαρισμός του εντέρου για την οποία δίνονται ειδικές οδηγίες από τον γιατρό. Επίσης απαγορεύεται η λήψη τροφής την προηγούμενη ημέρα. Κατά την τεχνική της απλής σκιαγράφησης χρησιμοποιείται το βάριο μόνο του ενώ κατά την εξέταση της διπλής σκιαγράφησης εισάγεται βάριο και αέρας. Ο εξεταζόμενος εισέρχεται στο χώρο του μηχανήματος. Τοποθετείται στην κλίνη από το βοηθητικό προσωπικό σε ύπτια θέση. Ο ιατρός ακτινολόγος παίρνει μια αρχική αναγνωριστική εικόνα ώστε να γίνει σωστά η τοποθέτηση του εξεταζόμενου στη δέσμη του μηχανήματος. Η απόσταση της εστίας των ακτίνων-x με τον δέκτη της εικόνας είναι πάλι σταθερή στα 115cm (SID=115cm). Έπειτα το βοηθητικό προσωπικό τοποθετεί τον σωλήνα με το βαριούχο διάλυμα στον ορθό του εξεταζόμενου. Όταν ξεκινήσει η ροή στο παχύ έντερο του ασθενούς ξεκινάει και η διαδικασία της εξέτασης. Λαμβάνονται εικόνες σταδιακά, σε περιοχές ενδιαφέροντος όπως αρχικά o πρωκτός και η σιγμοειδής περιοχή. Στη συνέχεια της διαδικασίας η κλίνη στην οποία είναι τοποθετημένος ο εξεταζόμενος μετακινείται και παίρνει κλίση, οδηγούμενη από την κονσόλα του ιατρού. Η κλίση της κλίνης ουσιαστικά υποβοηθά την ακτινοσκιερή ουσία να εισχωρήσει σε όλα τα σημεία του παχέος εντέρου. Καθώς αυτή περνά από την ηπατική και τη σπληνική καμπή αλλάζει η προβολή με την οποία γίνεται η λήψη. Η χρήση της ακτινοσκόπησης είναι στην κρίση του εκάστοτε ιατρούακτινολόγου. Στις συγκεκριμένες εξετάσεις δεν έγινε χρήση ακτινοσκόπησης. Ο ιατρός βοηθά τον εξεταζόμενο δίνοντάς του οδηγίες μέσω μικροφώνου και ακόμη όποτε κριθεί αναγκαίο, σταματάει την ακτινοσκόπηση ώστε να εισέρθει το βοηθητικό προσωπικό στο χώρο εξέτασης για περαιτέρω βοήθεια. Καθώς έχουν απεικονισθεί όλες οι περιοχές του παχέος εντέρου και το βαριούχο διάλυμα έχει περάσει από όλες τις επιφάνειές του, τελειώνει και το μεγαλύτερο μέρος της εξέτασης. Στα τελικά της στάδια, ζητείται από τον ασθενή να κάνει χρήση του αποχωρητηρίου. Τέλος, παίρνονται ακόμα κάποιες εικόνες αφού έχει αφαιρεθεί φυσικά μέρος του βαριούχου διαλύματος. Σκοπός της εξέτασης είναι η ανίχνευση πολυπόδων και κακοήθων όγκων του παχέος εντέρου, η αξιολόγηση του τύπου, της έκτασης και της σοβαρότητας των φλεγμονωδών νόσων του παχέος εντέρου και η ανίχνευση εκκολπωμάτων και άλλων δομικών κατασκευών στο παχύ έντερο. Στην παρακάτω εικόνα (εικόνα 18) παρατηρείται το παχύ έντερο ενός εξεταζόμενου καθώς γεμίζει με το βαριούχο διάλυμα. Στην τέταρτη εικόνα παρατηρούνται εκκολπώματα. 40

48 Εικόνα 18: Απεικόνιση παχέος εντέρου καθώς γεμίζει με βαριούχο διάλυμα. 41

49 6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ- ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 6.1 ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Για την περάτωση της συγκεκριμένης μελέτης χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από 15 εξετάσεις βαριούχου γεύματος (πίνακας 5 ος ) και 12 εξετάσεις βαριούχου υποκλυσμού (πίνακας 6 ος ). Τα παρακάτω δεδομένα είναι από εξεταζόμενους και των δυο φύλων. Το πεδίο της δέσμης που χρησιμοποιείται σε κάθε εξέταση εξαρτάται από τον ιατρό ακτινολόγο, ανάλογα με τον τύπο του σώματος, την ηλικία κάθε εξεταζόμενου και την περιοχή ενδιαφέροντος. Ο υπολογισμός που λαμβάνει χώρα στους δυο παρακάτω πίνακες είναι αυτός του δείκτη μάζας σώματος (BMI=Body Mass Index) Στοιχεία εξεταζόμενων σε εξετάσεις βαριούχου γεύματος Patient Φύλο Ηλικία Βάρος Ύψος Πάχος Πεδίο BMI SID No. (m/f) (years) (kg) (m) (cm) (cm*cm) (kg/m 2 ) (cm) 1 m ,7*34, m ,3* f ,7*34, m , ,2*17, f ,4*23, m *21, m ,7*34, f ,7*34, f ,7*34, f ,7*34, m ,7*34, m ,7*34, f ,7*34, f ,7*34, m ,7*34, Μέσες τιμές ,66 25,2 34,7*34,7 25, Πίνακας 5 ος :Στοιχεία εξεταζόμενων από εξετάσεις βαριούχου γεύματος. 42

50 Στοιχεία εξεταζόμενων σε εξετάσεις βαριούχου υποκλυσμού Patient Φύλο Ηλικία Βάρος Ύψος Πάχος Πεδίο BMI SID No. (m/f) (years) (kg) (m) (cm) (cm*cm) (kg/m 2 ) (cm) 1 m ,7*34, f ,7*34, m ,7*34, m ,7*34, m ,7*34, m , ,7*34, f ,7*34, f ,7*34, m ,7*34, m ,7*34, m ,7*34, m ,7*34, Μέσες Τιμές , ,7*34,7 26,8 115 Πίνακας 6 ος :Στοιχεία εξεταζόμενων από εξετάσεις βαριούχου υποκλυσμού. Ο δείκτης μάζας σώματος υπολογίζεται από τον παρακάτω τύπο (σχέση 11):?????ά??????? ύ???????? (11) Ποσοστό λίπους μικρότερο από 18,5 δείχνει ότι το άτομο είναι λιποβαρές. Ποσοστό λίπους μεταξύ 18,5 και 24,9 δείχνει ότι το άτομο έχει φυσιολογικό βάρος. Ποσοστό λίπους μεταξύ 25 και 29,9 δείχνει ότι το άτομο είναι υπέρβαρο. Ποσοστό λίπους 30 και μεγαλύτερο δείχνει ότι το άτομο πάσχει από παχυσαρκία. 43

51 Στους δυο επόμενους πίνακες παραθέτονται οι δείκτες δόσης, οι παράμετροι έκθεσης και τα στοιχεία του ακτινογραφικού μηχανήματος που χρησιμοποιούνται σε κάθε εξεταζόμενο. Οι πίνακες χωρίζονται όπως και παραπάνω σε αυτούς για το βαριούχο γεύμα (πίνακας 7 ος ) και σε αυτούς για τον βαριούχο υποκλυσμό (πίνακας 8 ος ). Βαριούχο γεύμα FLUOROSCOPY RADIOGRAPHY Patien t No DAP (μgy*m 2 ) Tube Voltage (kvp ) Tube Current t(sec) Number of series Tube Voltage (kvp) Tube Load Number of images (ma) (mas) (203) (46) (43) (83) (22) (70) (46) (158) (83) (106) (210) (106) (50) (122) (217) Μέσες τιμές 72 1, ,

52 Πίνακας 7 ος :Στοιχεία εξεταζόμενων από εξετάσεις βαριούχου γεύματος. Βαριούχος υποκλυσμός RADIOGRAPHY Patient No DAP (μgy*m 2 ) Tube Voltage (kvp) Tube Load Number of images Time(sec) (mas) , , , , , , , , , ,5 Μέσες Τιμές 90 12, Πίνακας 8 ος :Στοιχεία εξεταζόμενων από εξετάσεις βαριούχου υποκλυσμού. 45

53 6.2 ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Η σύγκριση των δεδομένων με αυτά της βιβλιογραφίας γίνεται έπειτα από τον υπολογισμό της επιφανειακής δόσης (ESAK) και της ενεργού δόσης σε κάθε ασθενή. Για τον συγκεκριμένο υπολογισμό γίνεται η χρήση της σχέσης (9). Για τη συγκεκριμένη μέτρηση χρησιμοποιείται η απόσταση του ασθενούς με τη λυχνία FSD (focus skin distance). Αυτή υπολογίζεται μέσω της απόστασης SID (source to image receptor distance) αφαιρώντας το πάχος του εξεταζόμενου (σχέση 12). Δηλαδή :???????? (12) Οι τιμές της επιφανειακής δόσης πραγματοποιήθηκαν στο υπολογιστικό φύλλο excel στο οποίο έγινε και ο υπολογισμός της ενεργού δόσης. Τα αποτελέσματα από υπολογιστικό φύλλο παραθέτεται παρακάτω (εικόνα 19). Το πρώτο μέρος της εικόνας αφορά την παράθεση των τιμών του KAP, τα αποτελέσματα του υπολογισμού της επιφανειακής δόσης, της ενεργού δόσης και των τοπικών διαγνωστικών επιπέδων αναφοράς. 46

54 Εικόνα 19. Αποτελέσματα στατιστικής ανάλυσης για υπολογισμό των τοπικών ΔΕΑ. Στην παραπάνω εικόνα (εικόνα 19) έγιναν οι υπολογισμοί: Της επιφανειακής δόσης ESD, μέσω του τύπου (9). Για τον συγκεκριμένο υπολογισμό, χρησιμοποιήθηκαν οι παράγοντες οπισθοσκέδασης (BSFback scatter factors) της βιβλιογραφίας, διορθώθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν μέσω γραμμικής παρεμβολής ανάλογα με την τάση (kv) και τα αντίστοιχα ΗVL 1. Της ενεργού δόσης μέσω του τύπου (7,2) όπου υπολογίστηκε με χρήση του KAP που μετρήθηκε στην εξέταση και των διορθωτικών παραγόντων της βιβλιογραφίας, κατάλληλους για τον υπολογισμό των ενεργών δόσεων σε εξετάσεις βαριούχου γεύματος και υποκλυσμού. Οι συγκεκριμένοι διορθωτικοί παράγοντες επιλέχθηκαν λόγω της μεγαλύτερης ακρίβειάς τους συγκριτικά με τους βιβλιογραφικά υπάρχοντες, καθώς προέρχονται από μελέτες μεγάλου 1 Hamza Benmakhlouf, Hugo Bouchard, Annette Fransson and Pedro Andreo, Backscatter factors and mass energy-absorption coefficient ratios for diagnostic radiology dosimetry, Phys. Med. Biol. 56 (2011)

55 αριθμού ασθενών. Για την εύρεση των τοπικών ΔΕΑ, έγινε χρήση της του τρίτου τεταρτημορίου. Το τρίτο τεταρτημόριο είναι ουσιαστικά το σημείο πάνω από το οποίο βρίσκεται το 25% των διατεταγμένων τιμών του δείγματος ή η τιμή κάτω από την οποία βρίσκεται το 75% του συνολικού αριθμού των δεδομένων και πιο ειδικά στην περίπτωση της εργασίας αυτής, της δόσης όπως φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα (εικόνα 20). Ο υπολογισμός των ΔΕΑ γίνεται μέσω της τιμής του τρίτου τεταρτημορίου ή αλλιώς 3 rd. Quartile. Εικόνα 20:Στατιστική ανάλυση τεταρτημορίων Έπειτα από την επεξεργασία των δεδομένων, ακολουθεί σύγκριση των αποτελεσμάτων για την μέση ενεργό δόση,και το ΚAP, κυρίως για το τρίτο τεταρτημόριο με το οποίο υπολογίζονται τα διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς, με τα στοιχεία της ήδη υπάρχουσας βιβλιογραφίας. (Εικόνα 21) 48

56 Εικόνα 21. Συγκρίσεις Ενεργών δόσεων και ΔΕΑ 49

57 Στην παραπάνω εικόνα (εικόνα 21) παρατηρούμε τα εξής: Στα δύο πρώτα γραφήματα παρατηρούμε τη σύγκριση των υπολογισμένων ενεργών δόσεων με τις ενεργές δόσεις της βιβλιογραφίας. Η υπολογισμένη ενεργός δόση στην παρούσα μελέτη βρίσκεται σε υψηλά επίπεδα σε σχέση με αυτή της υπάρχουσας βιβλιογραφίας. Η υψηλή της τιμή οφείλεται στο ότι το δείγμα που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα μελέτη είναι στατιστικά μικρό και όχι αντιπροσωπευτικό, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα αποτελέσματα για μια διεθνή κλίμακα στην ενεργό δόση θα ήταν διαφορετικά και ίσως πιο χαμηλά. Παρόμοια σχολιάζονται τα αποτελέσματα και η σύγκρισή τους για τα υπολογισμένα ΔΕΑ. Για τα ΔΕΑ χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές του KAP στο 3 ο τεταρτημόριο. Στην υπάρχουσα βιβλιογραφία ο υπολογισμός των ΔΕΑ γίνεται είτε χρησιμοποιώντας την τιμή του 3 ου τεταρτημορίου για την επιφανειακή δόση, είτε την τιμή του 3 ου τεταρτημορίου της κατανομής του KAP. Η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε περιείχε αποτελέσματα τρίτου τεταρτημορίου της τιμής του KAP, οπότε η σύγκριση έγινε σύμφωνα με αυτή την τιμή. Παρατηρούμε ότι τα τοπικά ΔΕΑ έχουν υψηλή τιμή σε σχέση με τα Διεθνή ΔΕΑ με τα οποία γίνεται η σύγκριση στο παραπάνω γράφημα. Μπορούμε να δικαιολογήσουμε την απόκλιση της τιμής στο ότι ο υπολογισμός στην εργασία αυτή, όπως ήδη προαναφέρθηκε βασίζεται σε μικρό δείγμα ασθενών. Επίσης η σύγκριση τοπικών ΔΕΑ με διεθνή ΔΕΑ δεν απόλυτα στην ίδια κλίμακα. Σαν παρατήρηση μπορούμε να αναφέρουμε ότι με την πάροδο των χρόνων τα Εθνικά ΔΕΑ κάθε χώρας τείνουν να μειώνονται. Λόγω των συγκεκριμένων μελετών ο σκοπός της ιατρικής πρακτικής περιλαμβάνει σε μεγάλο βαθμό τη συνεχή προσπάθεια για περιορισμό των δόσεων, με οποιοδήποτε δυνατό τρόπο. 50

58 ESD=f(KAP) Barium Meal y = x R² = ESD(mGy) KAP(mGy*m^2) Γράφημα 1. Επιφανειακή δόση συναρτήσει του KAP σε εξετάσεις βαριούχου γεύματος ESD=f(Time) Barium Meal y = x R² = ESD(mGy) Time(sec) Γράφημα 2. Επιφανειακή δόση συναρτήσει του χρόνου ακτινοβόλησης σε εξετάσεις βαριούχου γεύματος 51

59 400 ESD=f(KAP) Barium Enema y = x R² = ESD(mGy) KAP(mGy*m^2) Γράφημα 3. Επιφανειακή δόση συναρτήσει του KAP σε εξετάσεις βαριούχου υποκλυσμού 400 ESD=f(Time) Barium Enema y = x R² = ESD(mGy) Time(sec) Γράφημα 4. Επιφανειακή δόση συναρτήσει του χρόνου ακτινοβόλησης σε εξετάσεις βαριούχου υποκλυσμού 52

60 18 Effective Dose=f(BMI) Barium Meal y = x R² = Effective Dose (msv) BMI (kg/m 2 ) Γράφημα 5. Ενεργός δόση συναρτήσει του δείκτη μάζας σώματος-βαριούχο γεύμα Effective dose=f(βμι) Barium enema y = x R² = Effective dose(msv) BMI(kg/m^2) Γράφημα 6. Ενεργός δόση συναρτήσει του δείκτη μάζας σώματος-βαριούχος υποκλυσμός 53

61 Σύμφωνα με τα παραπάνω γραφήματα συμπεραίνονται τα εξής: Αρχικά παρατηρείται να υπάρχει μια γραμμική σχέση μεταξύ του KAP και της επιφανειακής δόσης. Αυτό είναι απόλυτα λογικό, διότι το KAP ορίζεται ως η δόση σε μια επιφάνεια ακτινοβόλησης. Ο παράγοντας KAP δίνεται πάντα από την ενσωματωμένη συσκευή που το μετρά στο ακτινογραφικό μηχάνημα. Συνεπώς είναι εφικτό να γνωρίζουμε την επιφανειακή δόση του ασθενούς, γνωρίζοντας την τιμή του KAP. (Γράφημα 1-Βαριούχο γεύμα, Γράφημα 3- Βαριούχος υποκλυσμός) Έπειτα παρατηρήθηκε μια σχέση μεταξύ του χρόνου ακτινοβόλησης και της επιφανειακής δόσης. Μπορούμε να φτάσουμε εύκολα σε αυτό το συμπέρασμα αν υπολογίσουμε ότι η δόση σε έναν εξεταζόμενο αυξάνεται όσο περισσότερη ώρα ακτινοβολείται. Ο χρόνος της εκάστοτε εξέτασης δεν είναι πάντα ίδιος. Ποικίλει ανάλογα με τις διαγνωστικές ανάγκες του κάθε ασθενούς, αλλά και την πολυπλοκότητα της κάθε περίπτωσης (κίνηση ασθενών, δύσκολη συνεργασίας, ακατανοησία). (Γράφημα 2-Βαριούχο γεύμα, Γράφημα 4-Βαριούχος υποκλυσμός) Τέλος, συσχετίστηκε η υπολογισμένη ενεργός δόση με το δείκτη μάζας σώματος των εξεταζόμενων. Σε ασθενείς με μεγαλύτερο δείκτη μάζας σώματος χρησιμοποιήθηκαν μεγαλύτερα πεδία, αυξημένο ποσοστό χρήσης του ρεύματος και της τάσης της πηγής ώστε η δέσμη να είναι πιο διεισδυτική. Αυτό ωθεί στην αυξημένη δόση στους ασθενείς συναρτήσει του σωματότυπού τους. (Γράφημα 5-Βαριούχο γεύμα, Γράφημα 6-Βαριούχος υποκλυσμός) 6.3 ΔΟΣΕΙΣ ΟΡΓΑΝΩΝ Για τον υπολογισμό των δόσεων των οργάνων έγινε χρήση του προγράμματος Caldose-X 2, όπου υπολογίστηκαν για κάθε ασθενή, σε εξετάσεις βαριούχου γεύματος και υποκλυσμού. Στο συγκεκριμένο πρόγραμμα γίνεται εισαγωγή των δεδομένων της εξέτασης και υπολογίζονται οι ενεργές δόσεις των οργάνων. Οι δόσεις δεν είναι βέβαια πλήρως αντιπροσωπευτικές. Η ανακρίβεια στον υπολογισμό των δόσεων των οργάνων έγκειται στο γεγονός ότι το πρόγραμμα χρησιμοποιεί συγκεκριμένο πεδίο ακτινοβόλησης, διαφορετικό ανάμεσα στις δυο εξετάσεις της μελέτης και ο υπολογισμός γίνεται για έναν μέσου βάρους και ύψους εξεταζόμενο (εικόνα 22). Η διαφορά του πεδίου μπορεί να αντιμετωπιστεί με αναγωγή στο πεδίο που εξετάστηκε κάθε ασθενής, η 2 Kramer R, Khoury H J and Viera J W CALDose_X a software tool for the assessment of organ and tissue absorbed doses, effective dose and cancer risks in diagnostic radiology, Phys.Med.Biol. 53 (2008)

62 οποία πραγματοποιήθηκε σε υπολογιστικό φύλλο excel. Ένας παχύσαρκος ασθενής δε θα μπορεί να έχει ακριβή αποτελέσματα. Εικόνα 22. Πεδίο για εξετάσεις βαριούχου γεύματος και σε βαριούχου υποκλυσμού σε άρρεν θήλυ. Στις εξετάσεις του βαριούχου γεύματος χρησιμοποιήθηκαν πεδία από cm 2, ενώ στο βαριούχο γεύμα χρησιμοποιήθηκε το ίδιο πεδίο σε όλους τους εξεταζόμενους 1200 cm 2. Από την εικόνα 21 παρατηρούμε ότι το πεδίο που χρησιμοποιεί το πρόγραμμα Caldose_X για το βαριούχο γεύμα είναι γύρω στα 600cm 2 ενώ στον βαριούχο υποκλυσμό βρίσκεται στα ίδια πλαίσια του πεδίου που χρησιμοποιείται στην εξέταση. Στην παρακάτω εικόνα παραθέτονται οι υπολογισμοί των μέσων όρων των οργάνων που πραγματοποιήθηκαν πάλι σε υπολογιστικό φύλλο excel καθώς και οι συγκρίσεις των μέσων όρων αυτών με τους μέσους όρους δόσεων οργάνων της βιβλιογραφίας. 55

63 Συγκρίσεις Δόσεων οργάνων-βαριούχο γεύμα Sulieman(mGy) Livingstone-2004 Mean organ dose(mgy) M. G. Delichas-2004 A M. G. Delichas-2004 B P. K. Gyekye-2009 Η μελέτη μας Όργανα Γράφημα 7. Συγκρίσεις μέσων δόσεων οργάνων-βαριούχο Γεύμα Μέσες δόσεις οργάνων-βαριούχος υποκλυσμός Sulieman(mGy) Livingstone-2004 Mean organ doses (mgy) Y HIROFUJI-2009 M. G. Delichas A M. G. Delichas B P. K. Gyekye Όργανα 56

64 Γράφημα 8. Συγκρίσεις μέσων δόσεων οργάνων- Βαριούχος υποκλυσμός Μέσες Δόσεις οργάνων (mgy)- Βαριούχο Γεύμα Πάγκρεας 3,98 Ήπαρ 19,1 Αδένες Μαστών 9,04 Γονάδες 1,92 Στόμαχος 12,9 Νεφροί 4,02 Θυρεοειδής αδένας 79,9 Λεπτό έντερο 0,30 Πίνακας 9 ος. Τιμές μέσων δόσεων οργάνων-βαριούχο γεύμα Μέσες Δόσεις οργάνων (mgy)- Βαριούχος υποκλυσμός RBM-Μυελός των οστών 16,2 Ήπαρ 41,6 Αδένες Μαστών 2,11 Γονάδες 3,15 Στόμαχος 60,8 Νεφροί 14,5 Λεπτό έντερο 60,5 Παχύ έντερο 93,8 Πίνακας 10 ος. Τιμές μέσων δόσεων οργάνων-βαριούχος υποκλυσμός 57

65 Από τους υπολογισμούς των μέσων δόσεων των οργάνων παρατηρούμε ότι: Στις εξετάσεις του βαριούχου γεύματος το όργανο που δέχεται το μεγαλύτερο ποσοστό δόσης είναι ο θυρεοειδής αδένας. Όντας στο κύριο πεδίο ακτινοβόλησης πράγματι ο θυρεοειδής αδένας ακτινοβολείται για το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα της εξέτασης. Έπειτα οι δόσεις είναι υψηλές σε όργανα όπως στόμαχος και οι αδένες των μαστών. Στις εξετάσεις του βαριούχου υποκλυσμού η μεγαλύτερη δόση κατανέμεται στο παχύ έντερο διότι βρίσκεται συνεχώς στο πεδίο ακτινοβόλησης όντας το όργανο που μελετάται. Μεγάλες δόσεις καταγράφονται στο λεπτό έντερο και στο στόμαχο για τον ίδιο ακριβώς λόγο. Παρατηρούμε ότι οι δόσεις των οργάνων στο βαριούχο υποκλυσμό είναι μεγαλύτερες εξαιτίας του μεγαλύτερου χρόνου ακτινοβόλησης συγκριτικά με αυτόν του βαριούχου γεύματος. Συγκριτικά με τις δόσεις από την υπάρχουσα βιβλιογραφία συμπεραίνουμε ότι: Η μελέτη μας έχει καλή συμφωνία με τις υπάρχουσες τιμές της βιβλιογραφίας με εξαίρεση ίσως το θυρεοειδή αδένα στο βαριούχο γεύμα (γράφημα 7). Η ασυμφωνία αυτή μπορεί να οφείλεται σε διαφορετική πρακτική των ιατρών ακτινολόγων, καθώς μπορεί να ήταν αναγκαία η εξέταση του οισοφάγου για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα ώστε να έχουν ένα σωστό διαγνωστικό αποτέλεσμα. Στο βαριούχο υποκλυσμό πετυχαίνουμε καλύτερη συμφωνία με τις τιμές της βιβλιογραφίας (γράφημα 8). Η μεγαλύτερη δόση παρατηρείται στο παχύ έντερο και σε πολλές άλλες μελέτες παρατηρείται υψηλή δόση και στο στόμαχο. 6.4 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από τα αποτελέσματα που διεξήχθησαν τα συμπεράσματα συνοψίζονται ως εξής: Τα τοπικά διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς που υπολογίστηκαν, είναι αριθμητικά αυξημένα σε σχέση με αυτά της υπάρχουσας βιβλιογραφίας. Η εξήγηση που δίνεται είναι ότι το δείγμα που χρησιμοποιήθηκε ήταν μικρό, 15 περιστατικά στο βαριούχο γεύμα και 12 περιστατικά στον βαριούχο υποκλυσμό, λόγω του περιορισμένου χρόνου διεξαγωγής της παρούσας μελέτης. Επίσης το δείγμα που χρησιμοποιήθηκε δεν ήταν άκρως αντιπροσωπευτικό ενός μέσου τύπου ανθρώπου, δηλαδή περιείχε εξεταζόμενους όλων των ηλικιών και των σωματότυπων. Στις μελέτες που χρησιμοποιήθηκαν ως συγκριτικά μέτρα, το δείγμα που χρησιμοποιούν είναι ενός μέσου τύπου ανθρώπου (65-75kg, 1,70-1,80m για άνδρες και 55-65kg και 1,60-1,70m για γυναίκες). 58

66 Η δόση στους ασθενείς επιδέχεται διορθώσεις, στο πλαίσιο της εκπαίδευσης του νοσηλευτικού προσωπικού. Πρόταση για συνεχή εκπαίδευση και ενημέρωση για τα επιτρεπτά όρια δόσεων και τα εθνικά ΔΕΑ, καθώς και για καθορισμό πρωτοκόλλων στις διαγνωστικές εξετάσεις Επιπροσθέτως, οι δόσεις μπορεί να μειωθούν με την επιπλέον χρήση των διαφραγμάτων στη λυχνία των ακτίνων-x, καθώς και την παρουσία επιπλέον φιλτραρίσματος, που δίνει σαν επιλογή το ακτινογραφικό σύστημα. Μπορεί η διαγνωστική εικόνα να χάσει μέρος της ανάλυσης και της ποιότητάς της, όμως θα μειωθεί σημαντικά η δόση στους ασθενείς. Η μείωση επακολούθως στο χρόνο ακτινοβόλησης, βελτιστοποιεί επιπροσθέτως τη προσπάθεια για τη μείωση της δόσης. Σημαντικό σημείο επίσης είναι το ότι οι υπολογισμοί για τα διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς έγιναν σε τοπική κλίμακα, ενώ η σύγκριση των αποτελεσμάτων έγινε με βιβλιογραφικά αποτελέσματα που αφορούν διεθνείς κλίμακες διαγνωστικών επιπέδων αναφοράς. Τέλος συγκριτικά, η επιφανειακή δόση που δέχεται ένας ασθενής σε εξέταση βαριούχου γεύματος είναι σημαντικά μικρότερη από αυτή που θα δεχόταν σε εξέταση βαριούχου υποκλυσμού. Οι δόσεις των οργάνων που εξετάζονται και στις δυο περιπτώσεις είναι αυτές των οργάνων που βρίσκονται κυρίως κοντά στο πεδίο ακτινοβόλησης. 6.5 ΠΕΡΕΤΑΙΡΩ ΕΡΕΥΝΑ Η συγκεκριμένη μελέτη γεννά ερωτήματα για περεταίρω έρευνα στον τομέα της ακτινοπροστασίας. Έπειτα από τους παραπάνω υπολογισμούς κρίνεται αναγκαίο να υπολογιστούν επιπροσθέτως τα τοπικά ΔΕΑ σε διαφορετικά νοσηλευτικά ιδρύματα με σκοπό την περεταίρω σύγκρισή τους, με χρήση μεγαλύτερου δείγματος εξεταζόμενων. Για την ορθότερη πρακτική σε διαγνωστικές εξετάσεις είναι απαραίτητο να γίνει η υλοποίηση της παρούσας έρευνα σε μεγαλύτερη κλίμακα ώστε να δοθούν τα εθνικά διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς. Τέλος, θα ήταν άκρως ενδιαφέρουσα η μελέτη δόσεων σε ασθενείς με διαφορετικούς δείκτες μάζας σώματος, και κυρίως σε υπέρβαρους και παχύσαρκους ασθενείς ώστε να συσχετιστούν ο δείκτης μάζας σώματος, η τάση και το ρεύμα του ακτινογραφικού μηχανήματος με τη δόση στις συγκεκριμένες εξετάσεις, χρησιμοποιώντας ένα μεγαλύτερο και διαφορετικό δείγμα ασθενών σε μια διαφορετική χρονική στιγμή, ώστε να μειωθούν τυχόν σφάλματα στα αποτελέσματα. 59

67 60

68 7 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Λ., Steve Webb, The physics of medical imaging edited by Steve Webb, Taylor and Francis Group, New York, 1988 (Chapter 2) Dosimetry in diagnostic radiology European Journal of Radiology Volume 76, Issue 1, October 2010, Pages Radiation Protection in Medical Imaging - Never Ending Story Dosimetry in Diagnostic Radiology: An International code of practice IAEA Εrvin B. Podgorsak.,Review of Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students, International atomic energy agency, Austria, 2003 Perry Sprawls Jr, Physical principles of medical imaging, Ελληνική επιτροπή ατομικής ενέργειας Εφημερίς της κυβερνήσεως της ελληνικής δημοκρατίας τεύχος δεύτερο Αρ. Φύλλου Μαρτίου 2001, Αριθ. 1014(ΦΟΡ)94 Χαρακτηριστικές ιδιότητες των ακτινοβολιών Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, Δαμηλάκης Ι, Ιατρική Φυσική, Πανεπιστήμιο Κρήτης, Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ηράκλειο Κρήτης, , Κυριάκος Ψαρράκος, Ιατρική Φυσική-Στοιχεία Ακτινοφυσικής και Εφαρμογές στη Ιατρική: Ακτνοβιολογία, Ακτινοπροστασία, University Studio Press, Θεσσαλονίκη, 1985 ICRP

69 Aleksandra Milatovic, Olivera Ciraj-Bjelac, Sonjia Ivanocic, Slobodan Jovanovic, Vesna Spasic- Jokic, «Patient dose measurements in diagnostic radiology procedures in Montenegro», Radiation Protection Dosimetry(2012) Vol 149, No 4, pp, A. Sulieman, M. Elzaki, C. Kappas, K. Theodorou, «Radiation dose measurement in gastrointestinal studies», Radiation Protection Dosimetry (2011) Vol. 147, No. 1-2, pp Roshan S. Livingstone, P. Augustine, I. Aparna, D. V. Raj, «Dose audit evaluation of work practices during barium procedures using digital radiography techniques», Health Phys. 87(4): ; L Ben Omrane, F Verhagen, N Chahed, S Mtimet, «An investigation of entrance surface dose calculations for diagnostic radiology using Monte Carlo simulations and radiotherapy dosimetry formalisms», Physics in medicine and Biology 48(2003) , Institute of Physics Publishing Kramer R, Khoury H J and Viera J W CALDose_X a software tool for the assessment of organ and tissue absorbed doses, effective dose and cancer risks in diagnostic radiology, Phys.Med.Biol. 53 (2008) N. Behardien-Peters, F. Davidson, T. Kotze, C. Trauernicht, «Local diagnostic reference levels for barium enemas, swallows and meals», Physica Medica 32 (2016) , (2016) C J MARTIN, PhD, FIPEM, FIOP, «A review of factors affecting patient doses for barium enemas and meals», The British Journal of Radiology, 77 (2004), Hollie Ruffles, Ruth M. Strudwick, «A comparison of fluoroscopy time and dose areaproduct (DAP) readings for outpatient barium enema examinations», Radiography (2009) 15, D HART, PhD, M C HILLIER and B F WALL, BSc, «National reference doses for common radiographic, fluoroscopic and dental X-ray examinations in the UK», The British Journal of Radiology, 82 (2009), 1 12 Ciraj, B. O., Markovic, S. and Kosutic, D. «Patient dose from conventional diagnostic radiology procedures in Serbia and Montenegro.» J. Prev. Med. 12, (2004). United National Scientific Committee on Effects of atomic Radiation. Source and effects of ionizing radiation.report to General Assembly with Scientrific Annexes, Volume I. United Nations (2010). Grøn, P., Olerud, H. M., Einarsson, G., Leitz, W., Servomaa, A., Schoultz, B. W. and 62

70 Hjardemaal, O. «A Nordic survey of patient doses in diagnostic radiology.» Eur. Radiol. 10, (2000). P. K. Gyekye, C. Schandorf, M. Boadu, J.Yeboah, J. K. Amoako, «Patient dose assessment due to fluoroscopic exposure for some selected fluoroscopic procedures in Ghana», Radiat Prot Dosimetry (2009) 136 (3):

71 8 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1: Εικόνα 2: Εικόνα 3-4: Εικόνα 5: Εικόνα 6: Εικόνα 7: Εικόνα 8-9: Εικόνα 10: Hamza Benmakhlouf, Hugo Bouchard, Annette Fransson and Pedro Andreo, Backscatter factors and mass energy-absorption coefficient ratios for diagnostic radiology dosimetry, Phys. Med. Biol. 56 (2011) Εικόνα 11: Εικόνα 12: Εικόνα 13: Λήψη από τον χώρο εξέτασης Εικόνα 14: Εικόνα 15: Λήψη από τον χώρο εξέτασης Εικόνα 16: Εικόνα 17: Λήψη από εξετάσεις Εικόνα 18: Λήψη από εξετάσεις Εικόνα 19:υπολογιστικό φύλλο excel Εικόνα 20: Εικόνα 21: Γραφήματα από υπολογιστικό φύλλο excel Εικόνα 22: Χρησιμοποιήθηκε εικόνα από το πρόγραμμα CALDose_X 64

72 9 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΦΥΛΛΩΝ EXCEL Υπολογιστικό φύλλο υπολογισμού δοσιμετρικών ποσοτήτων βαριούχο γεύμα 65

73 Υπολογιστικό φύλλο υπολογισμού δοσιμετρικών ποσοτήτων βαριούχος υποκλυσμός 66