Τεχνολογία επεµβατικής Ακτινολογίας στην Καρδιολογία

Transcript

1 37 o ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΚΑΡΔΙΟΛΟΓΙΚΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ Β ΣΤΡΟΓΓΥΛΟ ΤΡΑΠΕΖΙ Ακτινοπροστασία σε εφαρµογές επεµβατικής Καρδιολογίας Τεχνολογία επεµβατικής Ακτινολογίας στην Καρδιολογία Π. Ι. Παπαγιάννης Επ. Καθ. Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Ιατρική Σχολή Ε.Κ.Π.Α ppapagi@med.uoa.gr

2 Σκοπός της παρουσίασης: Η ανασκόπηση των βασικών τεχνικών χαρακτηριστικών των επιµέρους τµηµάτων ενός συστήµατος ακτινοσκόπησης µε σκοπό την ανάδειξη της επίδρασής τους στη δόση ασθενούς και προσωπικού και εποµένως της σηµασίας τους από απόψεως ακτινοπροστασίας

3 Σύστηµα ακτινοσκόπησης: Προβολή δοσιµετρικής πληροφορίας Προβολή εικόνας Αλγόριθµος επεξεργασίας εικόνας Διάταξη ανιχνευτή Σύστηµα αυτόµατου ελέγχου ρυθµού δόσης (ή έκθεσης) Αντι-διαχυτικό διάφραγµα Βραχίονας Κατευθυντήρας Πεντάλ Χειριστήρια Φίλτρο(α) δέσµης ακτ. x Επιλογές λειτουργίας Λυχνία Γεννήτρια H.V. Κύκλωµα ελέγχου λειτουργίας

4 Λυχνία ακτίνων-x Χρόνος λειτουργίας (s) Ρεύµα λυχνίας (ma) Υψηλή τάση λυχνίας (kv) Η ακτινοβολία x εµφανίζει φάσµα ενεργειών από (θεωρητικά) 0 έως µια µέγιστη τιµή που αντιστοιχεί στην υψηλή τάση. Αύξηση της υψηλής τάσης της λυχνίας (kv) οδηγεί σε αύξηση τόσο της µέγιστης και της µέσης ενέργειας των εκπεµπόµενων φωτονίων, όσο και του αριθµού αυτών. Αύξηση του ρεύµατος της λυχνίας (ma) ή του χρόνου λειτουργίας της (s) οδηγεί σε αύξηση του αριθµού των εκπεµπόµενων φωτονίων. Οι λυχνίες διαφέρουν πρακτικά στην ισχύ, την αντοχή σε θερµικό φορτίο και την ικανότητα απαγωγής θερµότητας. Άµεσα ελέγχετε µόνο το χρόνο λειτουργίας.

5 Βασική αρχή ακτινοδιάγνωσης λυχνία 1) Χωρικά οµοιόµορφη εισερχόµενη δέσµη 100 % εισέρχεται εξεταζόµενος 1-5 % εξέρχεται στην ίδια κατεύθυνση ανιχνευτής 2) Εξασθένηση από τον εξεταζόµενο 3) Χωρικά ανοµοιογενής εξερχόµενη δέσµη Λανθάνουσα εικόνα Ορατή εικόνα

6 Εξασθένηση Το ποσοστό των φωτονίων που θα αλληλεπιδράσουν εξαρτάται από: Την ενέργεια των φωτονίων (Ε) Το πάχος του υλικού (x) Την σύσταση του υλικού (Ζ) για χαµηλή Ε Την πυκνότητα του υλικού (ρ) N=N 0 *e -µ*x, µ=µ(ε,ζ,ρ)

7 Φίλτρα δέσµης τα φωτόνια χαµηλής ενέργειας θα συνεισέφεραν στη δόση δέρµατος του ασθενή χωρίς να συνεισφέρουν στην απεικόνιση το φίλτρο οδηγεί σε εξασθένηση, κυρίως, των φωτονίων χαµηλής ενέργειας της δέσµης (αποτέλεσµα: µείωση αριθµού φωτονίων, αύξηση µέσης ενέργειας δέσµης) είναι συνήθως χαλκού µε διαφορετικό πάχος η τοποθέτηση τους είναι αυτόµατη (π.χ. συναρτήσει βάρους ασθενούς, προβολής)

8 Εξασθένηση Το ποσοστό των φωτονίων που θα αλληλεπιδράσουν εξαρτάται από: Την ενέργεια των φωτονίων (Ε) Το πάχος του υλικού (x) Την σύσταση του υλικού (Ζ) για χαµηλή Ε Την πυκνότητα του υλικού (ρ) N=N 0 *e -µ*x, µ=µ(ε,ζ,ρ)

9 Φίλτρα δέσµης χρησιµοποιούνται επίσης (αυτόµατα ανάλογα µε την προβολή) σφηνοειδή φίλτρα για τον περιορισµό περιοχών χαµηλής εξασθένησης λόγω µικρού πάχους στη διεύθυνση της δέσµης

10 Βασική αρχή ακτινοδιάγνωσης λυχνία Πρωτογενής δέσµη εξεταζόµενος Απ/φούµενη ακτ/λία Σκεδαζόµενη ακτ/λία Διαδιδόµενη ακτ/λία εξασθένηση

11 Κατευθυντήρας Ο περιορισµός της δέσµης ακτίνων-χ στην περιοχή ενδιαφέροντος µειώνει τη δόση τόσο στον εξεταζόµενο όσο και στο προσωπικό. Έχετε άµεσο έλεγχο των διαφραγµάτων του κατευθυντήρα.

12 Αντι-διαχυτικό διάφραγµα Τοποθετείται στην επιφάνεια του ανιχνευτή. Αποτελείται από λωρίδες µολύβδου για την εξασθένηση ακτίνων-χ που έχουν υποστεί σκέδαση. Παράλληλα εξασθενεί µικρό ποσοστό της, χρήσιµης, πρωτογενούς ακτινοβολίας ακτίνων-x Για το λόγο αυτό θα πρέπει να υπάρχει η δυνατότητα αφαίρεσής του όταν δεν αναµένεται σηµαντική συνεισφορά σκεδαζόµενης ακτινοβολίας

13 Διάταξη ανιχνευτή 10 min ακτινοσκόπησης 30fps! εικόνες Ο αριθµός των χρησιµοποιούµενων φωτονίων οφείλει να είναι χαµηλός για λόγους ακτινοπροστασίας Ο ανιχνευτής οφείλει να είναι υψηλής ενίσχυσης (ενισχυτής εικόνας) ή υψηλής απόδοσης ανίχνευσης (επίπεδος ανιχνευτής).

14 ενισχυτής εικόνας ή επίπεδοι ανιχνευτές ; Κατ ουσία µεταλλάκτες ενέργειας: µετατρέπουν τη χαµηλή ροή ακτίνων-x σε υψηλή ένταση ηλεκτρικού σήµατος

15 ενισχυτής εικόνας ή επίπεδοι ανιχνευτές ; Σε σχέση µε τον ενισχυτή εικόνας, ο επίπεδος ανιχνευτής χαρακτηρίζεται από: µεγαλύτερο µέγεθος εικόνας µικρότερες διαστάσεις απουσία παραµορφώσεων εικόνας καλύτερη αποδοτικότητα ανίχνευσης ακτινοβολίας σε µέσους/υψηλούς ρυθµούς δόσης αυξηµένο εγγενή θόρυβο ανάγνωσης δυνατότητα επεξεργασίας εικόνας σε πραγµατικό χρόνο

16 Σύστηµα αυτόµατου ελέγχου ρυθµού δόσης (ή έκθεσης) Λειτουργεί αυτόµατα βάσει προκαθορισµένων παραµέτρων ώστε να διατηρείται σταθερός ο ρυθµός δόσης στον ανιχνευτή. Π.χ. σταθερή ποιότητα εικόνας ανεξάρτητα από τα σωµατοµετρικά χαρακτηριστικά των ασθενών. Επενεργεί στα στοιχεία της έκθεσης (kv, ma) και άλλες παραµέτρους (φίλτρο, µέγεθος εστίας, εύρος παλµού) για να αντισταθµίσει: αύξηση πάχους υλικού που παρεµβάλλεται στη δέσµη (τα χέρια του ασθενούς ή και τα δικά σας!!!) αλλαγή προβολής (µεγαλύτερη κλίση του βραχίονα οδηγεί σε µεγαλύτερη δόση) µεγέθυνση εικόνας (µείωση της απεικονιζόµενης περιοχής οδηγεί σε µεγαλύτερη δόση) χρήση αντιδιαχυτικού διαφράγµατος

17 Σύστηµα ακτινοσκόπησης: t ακτ/σης

18 Συνεχής και παλµική λειτουργία Απαιτείται η αναπαραγωγή τουλάχιστον 24 εικόνων ανά δευτερόλεπτο (fps) για να αποδοθεί η αίσθηση της κίνησης. Υψηλό fps Μέσο fps Χαµηλό fps

19 Συνεχής και παλµική λειτουργία Έστω ότι η λυχνία λειτουργεί συνεχώς και λαµβάνονται 30 fps. Για κάθε εικόνα ολοκληρώνεται το σήµα για 1/30=33msec. Για ταχέως κινούµενα αντικείµενα ο χρόνος ολοκλήρωσης οδηγεί σε ασάφεια (blur-θολή εικόνα).

20 Συνεχής και παλµική λειτουργία Το πρόβληµα της ασαφούς εικόνας της κίνησης µπορεί να λυθεί µε µεγαλύτερο fps (έως και 120) ή παλµική λειτουργία της λυχνίας ώστε να λαµβάνει τον ίδιο αριθµό εικόνων µε µικρή διάρκεια κάθε παλµού. π.χ. 30 fps µε χρόνο παλµού 10 msec

21 Συνεχής και παλµική λειτουργία Αν όµως για κάθε εικόνα η λυχνία λειτουργούσε µε τo ίδιο ρεύµα (ma και άρα αριθµό φωτονίων ανά µονάδα χρόνου), για µικρότερο χρόνο, θα είχαµε αυξηµένα επίπεδα θορύβου.

22 Συνεχής και παλµική λειτουργία Έτσι στην παλµική λειτουργία χρησιµοποιείται µεγαλύτερο ρεύµα (αριθµός φωτονίων, π.χ. 30 fps µε χρόνο παλµού 10 msec και 6,6 ma αντί για 2 ma σε συνεχή λειτουργία) Συνεπώς η δόση του ασθενούς δεν διαφέρει!

23 Συνεχής και παλµική λειτουργία Η δόση του ασθενούς µπορεί να µειωθεί µόνο µε µείωση των fps όπου δεν είναι απαραίτητες υψηλές τιµές λόγω ταχέως κινούµενων αντικειµένων

24 Συνεχής και παλµική λειτουργία Τα σύγχρονα συστήµατα παρέχουν επιλογές µεθόδων απεικόνισης ειδικά για κάθε εφαρµογή Ανεξάρτητα από την διαφορετική ονοµασία τους ανάλογα µε τον κατασκευαστή, περιλαµβάνουν συνεχή ακτινοσκόπηση, ακτινοσκόπηση υψηλής δόσης (µείωση θορύβου), και παλµικής ακτινοσκόπησης µε επιλογή των fps Γ ι α τ ι ς π ε ρ ι σ σ ό τ ε ρ ε ς τ υ π ι κ έ ς ε φ α ρ µ ο γ έ ς χρησιµοποιούνται 7,5 15 fps µε τα 7,5 fps να παρέχουν συνήθως επαρκή ποιότητα εικόνας

25 Ποιότητα εικόνας-θόρυβος-δόση Γενικά, η ποιότητα της εικόνας (χαµηλός θόρυβος) αυξάνει µε την αύξηση της δόσης. Τυπικές τιµές Kerma (δόσης στον αέρα) εισόδου είναι: mgy/min για ακτινοσκόπηση (fluoro, 15 fps) mgy/min για καταγραφή (cine, 15 fps) mgy/min στην ψηφιακή αγγειογραφία (DSA, 1-4 fps)

26 Κεντρικά συµπεράσµατα (1) Βασικό πυλώνα της ακτινοπροστασίας στην πράξη αποτελεί η εκπαίδευση Η εκπαίδευση αυτή οφείλει να παρέχεται σε δύο επίπεδα: - γενικό - ειδικό

27 Κεντρικά συµπεράσµατα (2) επηρεάζετε άµεσα τη δόση ασθενή και προσωπικού µέσω: t, προβολής, µεγέθους πεδίου και επιλογής λειτουργίας είναι σηµαντικό να γνωρίζετε το µηχάνηµά σας!

28 Κεντρικά συµπεράσµατα (3) Αν και η παρουσίαση αφορούσε την τεχνολογία της επεµβατικής ακτινολογίας στην Καρδιολογία από απόψεως ακτινοπροστασίας, ο κυριότερος παράγοντας είναι ο ανθρώπινος! Επεµβατικός Καρδιολόγο ς Κατασκευαστής εξοπλισµού ΑκτινοΦυσικός

29 Για περισσότερες πληροφορίες: Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Ελληνική επιτροπή ατοµικής ενέργειας Διεθνής οργανισµός ατοµικής ενέργειας (ΙΑΕΑ)