CT - Αξονική Τομογραφία Αποτελέσματα ελέγχων ΕΕΑΕ Δοσιμετρία Εφαρμογή Πρωτοκόλλων

Transcript

1 CT - Αξονική Τομογραφία Αποτελέσματα ελέγχων ΕΕΑΕ Δοσιμετρία Εφαρμογή Πρωτοκόλλων Κ.Ι. Χουρδάκης Αθήνα

2 Έλεγχοι Ακτινολογικών, Κιν Α/Σ; 31; 5% Ορθαπαν; 66; 11% Α/Λ; 91; 15% Έλεγχοι Αιτήσεις Κιν Α/Γ; 57; 9% Α/Σ; 101; 16% DPX; 92; 15% Α/Σ; 4; 1% CT; 59; 9% Αγγειο; 17; 3% Mammo; 105; 16%

3 CT scanners στην Ελλάδα : Σύνολο 341 Toshiba; 51; 15% Other; 5; 1% GE; 75; 22% % Multi Slice CT στην Ελλάδα : 33% του συνόλου (114 / 341) Siemens; 117; 34% Picker; 26; 8% Philips; 67; 20% Toshiba 13% Other 1% GE 14% Philips 13% Picker 0% Siemens 59%

4 Αξονικοί τομογράφοι πολλαπλών τομών Συνεχής περιστροφή (spiral) 64, 124, 256, εικόνες ανά περιστροφή 3D imaging Υψηλές Δόσεις στους εξεταζόμενους Ποικιλομορφία εφαρμογών νέες εφαρμογές

5 Δομή παρουσίασης Προβληματισμοί σε σχέση με τους Multi Slice CTs (απεικόνιση, διαστάσεις δεσμών, δόσεις εξεταζομένων) Δοσιμετρία Ορισμοί δοσιμετρικών μεγεθών Στοιχεία βαθμονόμησης θαλάμων «Συνοπτικά» αποτελέσματα της ΕΕΑΕ για CT

6 Αξονικοί τομογράφοι πολλαπλών τομών Η αξονική τομογραφία είναι εφαρμογή υψηλής δόσης Προβληματισμοί σε σχέση με τους MSCT Η συχνότητα πραγματοποίησης τέτοιων εξετάσεων αυξάνεται με τη χρήση συστημάτων MSCT (νέες εφαρμογές) Η μείωση του χρόνου εξέτασης μπορεί να οδηγήσει επίσης στη μη αιτιολογημένη ακτινοβόληση περιοχών του σώματος

7 Αξονικοί τομογράφοι πολλαπλών τομών Ειδικότερα προβλήματα & προβληματισμοί : Απεικόνισης Πεδίο ακτινοβόλησης Δοσιμετρία Ορισμοί δοσιμετρικών (& άλλων) μεγεθών

8 Απεικόνιση «Προβλήματα» απεικόνισης MSCT Εμφάνιση νέων κατηγοριών ψευδοεικόνων, π.χ. Cone beam artifacts. Χρήση ειδικών αλγορίθμων.

9 Πεδίο ακτινοβόλησης Πάχος τομών - Δέσμη 4 x 5 mm = 20 mm Αριθμός τομών ανά περιστροφή, Ν Nominal Slice Thickness (Reconstructed, απεικονιστικό) Χ = Nominal Πάχος Δέσμης Slice width (Irradiation, acquisition) # ενεργών ανιχνευτών

10 Πεδίο ακτινοβόλησης Πάχος τομών - Δέσμη 4 x 5 mm = 20 mm Αριθμός τομών ανά περιστροφή, Ν CT Single slice Nominal Slice Thickness (Reconstructed, απεικονιστικό) Χ = Slice thickness Nominal Πάχος Δέσμης Slice width (Irradiation, acquisition) Multi slice Reconstructed Slice Thickness, T ΔΕΝ συσχετίζεται με τη δόση Acquisition Slice Thickness, N T Επιδρά στη δόση

11 Overbeaming (Penumbra) Παρασκιά - Penumbra effect Πεδίο ακτινοβόλησης (X ray beam) > nominal διαστάσεις (width)

12 Overbeaming (Penumbra) Z-axis geometric efficiency Penumbra effect Στα multislice CT, λόγω της παρασκιάς (penumbra effect), η δέσμη πρέπει να είναι κατά 2-3 mm μεγαλύτερη από το nominal width, NT OVERBEAMING

13 Overbeaming (Penumbra) Z-axis geometric efficiency Penumbra effect Z-axis geometric efficiency = > 70% Δόση στους ενεργούς detectors Κατανομή δόσης (dose profile)

14 Overbeaming (Penumbra) Penumbra : έχει μεγαλύτερη επίδραση στα μικρά πεδία, slice width Total thikness 2 mm Z-Efficiency = 32.1% Total thikness 4 mm Z-Efficiency = 50.9 % Total thikness 8 mm Z-Efficiency = 69.7 %

15 Overranging (or overscanning) Το πραγματικό μήκος σάρωσης είναι μεγαλύτερο από προκαθορισμένο. (Image reconstruction algorithms & interpolation) Overscanning effect έχει μεγαλύτερη επίδραση στα μεγάλα πεδία, slice width, collimation

16 Penumbra and Overscanning MSCT - 64 slices and 16 slices acquisition Dose superficiale - Toshiba Aquilion 64 strati Dose superficiale - Toshiba Aquilion 16 strati penumbra over scanning mgy mgy range : 195 mm range : 196 mm Setting Nominal range : 195 mm Collimation : 0.5x64 mm = 32 mm Pitch : CTDIvol : 65.8 mgy - DLP : 1.66 Gy*cm Film measurements Actual range : 258 mm (+32%) Mean surface dose : 92.2 mgy Integral surface dose : 2.44 Gy*cm mm Setting Nominal range : 196 mm Collimation : 0.5x16 mm = 8 mm Pitch : CTDIvol : 76 mgy - DLP : 1.64 Gy*cm Film measurements Actual range : 217 mm (+11%) Mean surface dose : mgy mm Integral surface dose : 2.18 Gy*cm

17 Penumbra Over scanning From : Nagel, H.D. Dose pitfalls in Multi-Slice CT

18 Δοσιμετρία ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑ : γιατί χρειάζεται, πως εφαρμόζεται Σύγκριση τεχνικών, Dose Reference Levels (ΣΥΝΟΛΙΚΗ( ΕΞΕΤΑΣΗ) P KL (DLP) Υπολογισμός Δόσεων (δόση οργάνου, ενεργός δόση, δόση σε έμβρυο, κλπ) Υπολογιστικά πακέτα (πχ IMPACT - NRPB) Το Cw (CTDI) είναι «περιγραφητής» δόσης (δεν είναι «δόση», mgy ή msv)

19 Δοσιμετρία Examination Coliche Mode: Slice scanning using scanner: Philips Model: Tomoscan 1998 Monte Carlo Dose Data derived from: Philips Tomoscan AV Scan plans: Comment: COLICHE 3 IN 5 kv:120 mas:250,00 Slices:60 CTDI (mgy/mas): 0,1678 Slice Width (mm):3,0 Table feed per slice(mm): 5,0 nctdiw (Head) (µgy/mas): 127,7 +/- 1,9 % Scan Start (cm): 35,0 Scan End (cm): 5,2 nctdiw (Body) (µgy/mas): 67,1 +/- 1,9 % Prime Organs Equivalent Dose Error Other Organs Equivalent Dose Error Lungs 0,28 mgy 3% Pelvis 26 mgy 2% Stomach Wall 6,8 mgy 2% Spine 6,2 mgy 2% Urinary Bladder Wall 11 mgy 2% Skull Cranium 0 mgy 0% Breasts 0,10 mgy 6% Skull Facial 1,9 µgy 50% Liver 4,8 mgy 2% Rib Cage 1,5 mgy 2% Esophagus 0,14 mgy 10% Clavicles 23 µgy 40% Thyroid 2,6 µgy 10% Eye Lenses 0 mgy 0% Skin 2,7 mgy 1% Gall Bladder Wall 10 mgy 2% Bone Surface 4,5 mgy 2% Heart 0,30 mgy 5% Red bone marrow 4,0 mgy 2% Testes (Gonads) 0,95 mgy 4% Ovaries (Gonads) 11 mgy 2% LLI Wall (Colon) 8,9 mgy 2% Remainder Organs Equivalent Dose Error Marrow Doses Equivalent Dose Error Muscle 3,7 mgy 1% Pelvis 9,6 mgy 2% Adrenals 1,5 mgy 7% Spine 2,3 mgy 2% Brain 0 mgy 0% Skull Cranium+Facial 0,17 µgy 50% Small Intestine 12 mgy 2% Rib cage 0,48 mgy 2% ULI Wall 12 mgy 2% Clavicles 6,5 µgy 40% Kidneys 11 mgy 2% Scapulae 33 µgy 10% Pancreas 3,4 mgy 3% Upper Part of Legs 0,36 mgy 2% Spleen 4,6 mgy 2% Upper Part of Arms 21 µgy 10% Thymus 92 µgy 30% Uterus 11 mgy 2% DLP (head phantom) 0,57 Gy cm +/- 2% Effective Dose (ICRP 60) 4,9 msv +/- 2% DLP (body phantom) 0,30 Gy cm +/- 2% C w = 17 mgy (body) C vol = 10 mgy (body)

20 Δοσιμετρία Computed Tomography Dose Index, C a, C w (CTDI) Εφαρμόζεται μόνο για single axial scan Χρήση : pencil ionisation chamber 2007, ΙΑΕΑ / (free download)

21 CT chamber calibration Film από set up για βαθμονόμηση CT chamber

22 CT chamber calibration kerma-length product chamber rectang. aperture kerma-length product chamber rectang. aperture F monitor F monitor w w da d a d r plane of measurement d a dr d r plane of measurement N P KL, Q = M N K k ref i CT P KL CT TP Ki L = M w d d a r N PKL,Q συντελεστής βαθμονόμησης calibration coefficient σε kerma-length product P KL

23 CT chamber calibration Radiation quality X ray tube voltage Added filtration Nominal first halfvalue layer kv mm Al RQT RQR mm Cu 6.9 RQT 9* 120 RQR mm Cu 8.4 RQT RQR mm Cu 10.1

24 CT chamber calibration N P KL = K M ref i CT k PT w d d a r mgy cm / digit (reading) mgy mm / digit (reading) Μέτρηση δόσης σε CT C 1 = M NT N a,100 PKL, Q0 k Q k TP N P KL, Q K w dr = M k d TP a C 1 = M NT N PMMA,100, c c PKL, Q0!!! Οι υπολογισμοί πρέπει να δίνουν, mgy k Q k TP Παράδειγμα : dosimeter reading M mr, N PKL mgy cm / mr CT Multi Slice, ΕΦΙΕ, k, Q, k PT αδιάστατοι παράγοντες T mm 10 mgy cm C = mr 1 1 = mm mr mgy

25

26 Περιορισμοί στον υπολογισμό C w στα Multi Slice CT με pencil type θάλαμο Dose % Collimation : 32 mm mm Pencil chamber : 100 mm Υπο-εκτίμηση Gafchromic : 480 της mm «δόσης»

27 Μία λύση Dose % Body Phantom Head Phantom Air ΕΛΛΗΝΙΚΗ 100 ΕΠΙΤΡΟΠΗ 200 ΑΤΟΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 300 mm

28 (H = head, B = body) Manufacture r C w = C a P H or B Model n C a mgy /mas (mgy cm) P H, B ( Cw) = C PMMA Head PMMA Body C n w P H n C w P B H, B a Siemens AR.HP Hi Q Plus S GE Pace Max Philips LX CX/Q SR

29 Θάλαμος ιονισμού» pencil type : Πλεονεκτήματα : Μετρήσεις δόσης σύμφωνα με τον ορισμό του C a,100, C w,100 (CTDI) Λειτουργία και οι μετρήσεις συνεπείς με συνθήκες βαθμονόμησης Αναγνωρισμένα - Διεθνή πρωτόκολλα δοσιμετρίας Υπολογισμός δόσης χωρίς χρήση υπολογιστικών «κλειδωμένων» προγραμμάτων Μικρή ενεργειακή εξάρτηση Μειονεκτήματα Υποεκτίμηση δόσης Αδυναμία χρήσης σε μεγάλα slice width (> 100 mm)

30 CT chamber calibration Phantoms C 1 = NT M N PMMA,100, c c PKL, Q0 k Q k TP C 1 = NT M N PMMA,100, p p PKL, Q0 1 C W = PMMA,100,c + 3 n W ( C 2 C ) C = C P W It? C k Q k TP PMMA,100,p C a,100 n a,100 = στον PIt στον αέρα

31 Υπολογισμών δοσιμετρικών μεγεθών P It = mas σε μια περιστροφή : ανά NT P It effective = mas ανά τομή (μαζί με μετακίνηση κρεβατιού) : ανά l P It total = mas συνολικά για CT εξέταση : σε [ n l ] P IT total P IT P IT effective slice width, NT p = NT l table move, l P It, eff = P It NT l

32 Υπολογισμών δοσιμετρικών μεγεθών n CVOL = n C W NT l N : αριθμός τομών ανά περιστροφή (ανιχνευτές), π.χ 0.5 x 16 T : nominal slice thickness (ανασύσταση), π.χ 0.5 x 16 l μετακίνηση κρεβατιού σε μια περιστροφή slice width, NT table move, l Υπολογισμός C vol C VOL = n C VOL P IT : P IT mas / περιστροφή C VOL = n C w P IT, eff : P IT, eff effective mas P It, eff = P NT l It

33 Υπολογισμών δοσιμετρικών μεγεθών Single slice scan Helical scan C vol = C w / Pitch C vol = C w N T l Pitch = 1 Pitch = 0.5 Pitch = 2

34 Υπολογισμών δοσιμετρικών μεγεθών Η εκτίμηση της δόσης σε εξεταζομένους γίνεται από C vol P KL,CT P KL,CT = C VOL x scan length Units : mgy cm

35 Υπολογισμών δοσιμετρικών μεγεθών P KL,CT = C VOL x scan length Units : mgy cm = nl C VOL = nl n C w P ITeff = nl n C w P IT NT/l l : μετακίνηση κρεβατιού σε κάθε περιστροφή n : συνολικός αριθμός περιστροφών στο σύνολο της CT εξέτασης P ITeff : effective mas (σε ένα pitch ) P IT : mas / περιστροφή = NT n C w np IT = NT n C w P ITtot =l n C VOL P ITtot P ITtot : συνολικά mas γιατοσύνολοτηςct εξέτασης (= ma x total scan time) NT : nominal slice width, πεδίο ακτινοβόλησης - δέσμη

36 Κατανομή Δόσεων, DRL από : «CT of abdomen and Pelvis», Galanski et al. 1999

37 Συμμετοχή ΕΕΑΕ σε πρόγραμμα του ΙΑΕΑ : αποτελέσματα Εξέταση CT κρανίου PKL,CT C1 D2 E1 F1 G2 H1 H2 H4 H5 H6 H7 H8 CT scanner

38 Συμμετοχή ΕΕΑΕ σε πρόγραμμα του ΙΑΕΑ : αποτελέσματα Ca (mgy/mas) x x1.25 2x2.5 4x2.5 2x5 2x7.5 4x5 4x Nominal slice width

39 Συμμετοχή ΕΕΑΕ σε πρόγραμμα του ΙΑΕΑ : αποτελέσματα 0.3 Cw (mgy/mas) x x1.25 2x x2.5 2x5 2x7.5 4x5 4x3.75 Nominal Slice Width (mm)

40 Αποτελέσματα ΕΕΑΕ από ελέγχους στην Ελλάδα Number of CT scanners Image Noise Sample Size : ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 > 1 % Number of CT scanners High Contrast Resolution Sample Size : 137 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 mm Number of CT scanners Image Non - Homogeneityy Sample Size : ,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 3,6 > 4 Number of CT scanners Low Contrast Resolution Sample Size : ,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 % 0,2% contrast

41 Αποτελέσματα ΕΕΑΕ από ελέγχους στην Ελλάδα CT Head examination Sample size : 93 CT scanners CT Abdomen examination Sample size : 92 CT scanners Number of CT scanners CTDI air / mgy Number of CT scanners CTDI air / mgy CT Chest examination Sample size : 89 CT scanners CT Lumbar Spine examination Sample size : 86 CT scanners Number of CT scanners Number of CT scanners CTDI air / mgy CTDI air / mgy

42 Αποτελέσματα ΕΕΑΕ από ελέγχους στην Ελλάδα C a,100 Head = (90,5 ± 55,9) mgy Brain = (90,5 ± 48,0) mgy Chest = (64,9 ± 32,5) mgy Cervical spine = (171 ± 69,6) mgy Thoracic Spine = (87,6 ± 36,2) mgy Abdomen = (71,6 ± 35,8) mgy Lumbar Spine = (108 ± 119) mgy

43

44 CTDI Measurement ( CTDIw ) Perspex phantom: Cilinder 16 cm diameter(head) thikness 14 cm Cilinder 32 cm diameter(body) thikness 14 cm C = Central position P = Peripheral position (1 cm from the edge) Weighted CTDI (CTDIw) CTDIw=1/3 CTDI center + 2/3 CTDI periphery Must be displayed in the consolle of the scanner!!

45 CTDI w measurement in Multi Slice Dose % Collimation : 32 mm mm Pencil chamber : 100 mm Gafchromic : 480 mm

46 CTDI measurement in Multi Slice Dose % Body Phantom Head Phantom Air ΕΛΛΗΝΙΚΗ 100 ΕΠΙΤΡΟΠΗ 200 ΑΤΟΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 300 mm

47 Phantom factors P H or B As a practical alternative, estimates of CTDIw for the head or body CT dosimetry phantom may be derived from simpler measurements of CTDI made free-in-air (CTDIair) under similar conditions of exposure CTDIw = CTDIair P H or B (mgy cm) (H = head, B = body) where P It, eff = P It NT l P H = ( n CTDI w ) H nctdi air Head Phantom factor P B = ( n CTDI w ) B nctdi air Body Phantom factor

48 Phantom factors P H or B P H or B = n CTDI w / n CTDI air EUROPEAN GUIDELINES ON QUALITY CRITERIA FOR COMPUTED TOMOGRAPHY (EUR EN) : Chapter 2; APPENDIX I Manufacturer Model n CTDI air mgy /mas PMMA Head phantom (16 cm diameter) n CTDI w mgy/mas P H PMMA Body phantom (32 cm diameter) n CTDI w mgy/mas P B Siemens AR.HP Hi Q Plus S GE Pace Max Philips LX CX/Q SR ΕΛΛΗΝΙΚΗ 0.75 ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΑΤΟΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 0.40