17. Оптимизация защиты в интервенционной радиологии

Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной
радиологии
Радиационная защита
в диагностике
и интервенционной радиологии
Л17.1: Оптимизация защиты в
интервенционной радиологии
IAEA
International Atomic Energy Agency
Введение
• Интервенционная радиология (ИР) включает в
себя терапевтические и диагностические
процедуры, управляемые с помощью
флюороскопии
• Это сложные процедуры с высоким уровнем
облучения, требующие специального
оборудования
• Хорошее знание оборудования необходимо для
эффективной оптимизации радиационной
защиты
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
2
Содержание
• Принципы интервенционной радиологии
• Требования к дизайну и международные
•
•
•
•
•
рекомендации: WHO/FDA/ACR
Спецификации для заказа
Рабочие приёмы
Уровень риска (персонал и пациенты)
Факторы, влияющие на дозы облучения
персонала и пациентов
Примеры значений доз
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
3
Обзор
• Умение применять принципы радиационной защиты в интервенционной радиологии в процессе конструирования аппаратуры, её работы и контроля качества
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
4
Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной
радиологии
Л17.1: Оптимизация защиты в
интервенционной радиологии
Тема 1: Принципы интервенционной
радиологии
IAEA
International Atomic Energy Agency
Принципы интервенционной
радиологии
• Методы интервенционной радиологии
используются всё большим числом
медицинских работников, не прошедших
необходимого обучения в радиационной
безопасности или радио-биологии
• Излишнее облучение приводит к радиационным
поражениям кожи пациентов
• Молодые пациенты подвергаются излишнему
риску возникновения рака
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
6
Принципы интервенционной
радиологии
• Многие работники не знают о потенциальном
риске радиационных поражений во время
процедур и простых методах его снижения при
использовании методов контроля доз
• Многие пациенты не консультируются
относительно радиационного риска и не
наблюдаются на предмет развития
радиационных поражений, когда дозы при
проведении сложных процедур способны их
вызвать
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
7
Принципы интервенционной
радиологии
• Операторы, проводящие процедуры,
могут подвергать воздействию высоких
доз не только себя, но и окружающий
персонал
• Облучение профессионалов может быть
снижено при уменьшении облучения
пациентов, правильной комплектации и
использовании
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
8
Процедуры в ИР могут классифицироваться как:
• Кардиологические, некардиологические,
васкулярные, неваскулярные
ВАСКУЛЯРНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ:
ЭМБОЛИЗАЦИЯ
Введение лекарственных препаратов (катетеризация опухолии)
АНГИОПЛАстика (ПТА, атерэктомия, установка стента)
Кардиологические процедуры (ПТКА, радиочастотная абляция)
ЧРЕЗЯРЕМНЫЙ ВНУТРИПЕЧЕНОЧНЫЙ ПОРТОСИСТЕМНЫЙ
ШУНТ
НЕВАСКУЛЯРНЫЕ ПРОЦЕДУРЫ:
ДРЕНАЖ И ПУНКТУРА
ПЕРКУТАННАЯ ИГОЛЬНАЯ БИОПСИЯ
УСТАНОВКА СТЕНТА
КОАГУЛЯЦИОННАЯ ТЕРАПИЯ
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
9
Особенности интервенционной
радиологии
 Долгие и сложные процедуры
 Близость персонала к пациентам
 Долгое время облучения
 Отсутствие защитных экранов
Современные сложные рентгеновские
системы
Использование специальных средств
защиты, очков и т.д.
Необходимость хорошего знания оборудования и правильной организации труда
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
10
Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной
радиологии
Л17.1: Оптимизация защиты в
интервенционной радиологии
• Тема 2: Требования к конструированию и
международные рекомендации: WHO/FDA/ACR
IAEA
International Atomic Energy Agency
КАК ДОЛЖНА БЫТЬ СПРОЕКТИРОВАНА СИСТЕМА ДЛЯ ИНТЕРВЕНЦИОННОЙ РАДИОЛОГИИ?
Генератор постоянного напряжения
Дуга (рентгеновская трубка внизу)
УРИ с высокой эффективностью
Лёгкость в управлении
Удобство при запоминании и
воспроизводстве изображений
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
12
Требования к оборудованию (совместная WHO/IRH/CE конференция1995 (1))
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ (1):
 Использование звуковых индикаторов дозы не
считается приемлемым
 Доза и качество изображения могут регулироваться
 Дополнительная фильтрация
 Сменная решётка
 Импульсные режимы флюороскопии
 Система запоминания изображений
 Гибкость для AРЭ (баланс между дозой и качеством
изображения)
 Рекурсивная или временная фильтрация: усреднение
(понижение дозы, улучшение отношения сигнал/шум)
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
13
Требования к оборудованию (совместная WHO/IRH/CE конференция1995 (2))
* Дорожная карта (накладка используемого
изображения на эталонное)
* Моделирование изображений (влияние изменений
технических факторов и эффект полупрозрачных
фильтров)
* Область интереса (ROI): изображение с низким
шумом в центре, окружённое областью с низкой
дозой (высоким шумом)
* Применение дополнительного экранирования
для оптимизации защиты персонала
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
14
Требования к оборудованию (совместная WHO/IRH/CE конференция1995 (3))
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ (2):
 УРИ над столом
 Система слежения за расстоянием между источником




излучения и УРИ
Вогнутая поверхность стола для комфорта пациентов
Измеритель произведения дозы на площадь
Обеспечение персонала защитными экранами
Дисплей, показывающий время флюороскопии,
произведение дозы на площадь (для флюороскопии и
радиографии) и примерную дозу облучения кожи.
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
15
Требования к оборудованию (совместная WHO/IRH/CE конференция 1995(4))
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ (3):
 Интерфейс компьютера для дозиметрической
информации
 Обеспечение нормального и добавочного режимов
изодозными диаграммами рассеянного излучения
 Весь инструмент и переключатели ясно обозначены
 Минимальный размер видеопамяти
 Аппаратура для составления дорожных карт
 Желательно наличие автоматического инжектора
 Средства иммообилизации пациента
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
16
Требования к оборудованию (совместная WHO/IRH/CE конференция 1995 (5))
РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА И ГЕНЕРАТОР:
Фокальное пятно:
 Кардиология
1,2/0,5 mm
 Нейрорадиология
1,2/0,4 mm
 Исследование сосудов
1,2/0,5 mm
 Минимальное кожно-фокусное расстояние 30 cм
 Теплоёмкость рентгеновской трубки должна быть
достаточной для выполнения процедур без задержки
времени
 Генератор мощностью 80 кВт
 Генератор постоянного напряжения
 Наличие аппаратуры для импульсной флюороскопии
 Автоматический коллиматор поля излучения
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
17
Требования к оборудованию (совместная WHO/IRH/CE конференция 1995 (6))
 Кардиология:
25 cм;
макс. мощн. дозы: 0,6 мкГр/с
 Нейрорадиология:
30 cм;
макс. мощн. дозы: 0,6 мкГр/с
 Васкулярные иссл.: 35-40 cм; макс. мощн. дозы: 0,2 мкГр/с
Замечание: мощность дозы при нормальном режиме должна
быть измерена на входе УРИ
 Наличие 2 x кратного увеличения
 Наличие режима с низкой мощностью дозы и
дополнительного режима
 Ручной выбор уставок АРЭ
 Должен быть согласован дизайн АРЭ
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
18
Требования к оборудованию (совместная WHO/IRH/CE конференция 1995 (7))
Усилитель рентгеновского изображения
 Оператор должен иметь возможность включения
и отключения автоматического контроля
мощности дозы на входе УРИ
 Задержка между нажатием ножного
переключателя напряжения и появлением
изображения должна быть меньше одной
секунды
 Запоминание последнего изображения
 На последнем изображении желательно иметь
индикатор раскрытия диафрагмы
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
19
Требования к оборудованию (совместная WHO/IRH/CE конференция 1995 (8))
ТЕСТЫ НА ПОСТОЯНСТВО (ежемесячно):
Контрольные величины дозы и мощности
дозы





Разрешение
Диаметр поля
Коллимация
Контрастная чувствительность
Параметры трубки и генератора
Устройства для получения твердой копии
изображений
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
20
Требования к оборудованию (совместная WHO/IRH/CE конференция 1995 (9))
Рекомендуемый «уровень действия» для доз
облучения персонала
Тело
Глаза
Кисти рук/конечности
IAEA
0,5 мЗв/месяц
5 мЗв/месяц
15 мЗв/месяц
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
21
Рекомендации FDA для ИР (1994) (I)
 Установить
стандартные рабочие процедуры и
клинические протоколы, включая ограничение
времени облучения при флюороскопии
 Знать
мощности доз для каждого режима
работы
флюорографической
системы,
используемого в клинической практике
 Оценить
потенциальный риск для пациентов
при применении протоколов для каждой
процедуры
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
22
Рекомендации FDA для ИР (1994) (II)

Модифицировать протокол, чтобы ограничить
накопленную поглощённою дозу в области кожи до
необходимого минимума и избежать дозы, которая
может вызвать неприемлемый неблагоприятный
эффект

Использовать оборудование, которое
минимизировать поглощённую дозу

Привлечь
квалифицированного
медицинского
физика к работе над выполнением этих принципов
так, чтобы снижение доз облучения не помешало
достижению клинической цели процедур
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
помогает
23
Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной
радиологии
Л17.1: Оптимизация защиты в
интервенционной радиологии
Тема 3: Комплектные спецификации
IAEA
International Atomic Energy Agency
Комплектные спецификации (пример для
системы C-дуги) (1)










Размеры, вес и движения C-дуги
Управление движением
Генератор и рентгеновская трубка
Резервуар
Коллиматор
Решётка и полупрозрачные задвижки
Усилитель рентгеновского изображения
Видеокамера, мониторы
Цифровой процессор
Устройства для печати и регистрации
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
25
Комплектные спецификации
(пример для системы C-дуги) (2)
Генератор
 Тип: преобразователь постоянного тока
 Напряжение: ступенчато регулируемое с
шагом 1кВ от 40 до 105 кВ
 Значения мAс: регулируемое с шагом
примерно 25% от 0,20 до 80 мAс
 Макс. флюоро ток: 3 мA
 Макс. ток для высокодозной флюороскопии
(ВДФ): 7 мA
 Макс. Время ВДФ: 20 с
 Постоянный ток при радиографии: 20 мA
 Номинальная мощность: 3 - 15 кВт
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
26
Комплектные спецификации
(пример для системы C-дуги) (3)
Усилитель изображения:
 Размер входного экрана:
23 - 17 - 14 cм (9 - 7 - 5 дюймов)
31 - 23 - 17 cм (12 - 9 -7 дюймов)
 Входной экран: CsI
 Тип видеокамеры: ПЗС сенсор с
высоким разрешением и
регулировкой яркости
 Линии (чересстрочная развёртка):
625 при источнике напряжения 50 Гц
(525 при 60 Гц)
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
27
Комплектные спецификации
(пример для системы C-дуги) (4)
Мониторы:
 Тип: высокое разрешение, антиотражающий экран
 Размер: 43 cм / 17 дюймов
 Регулировка яркости: автоматическая
Цифровой процессор:
 Матрица дисплея: 1008 x 576 x 8 at 50 Гц
 Ёмкость диска: 50-200-1000 изображений
Опции для обработки:
 Дисплей для изображений: 100 Гц / 625
линий PAL
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
28
Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной
радиологии
Л17.1: Оптимизация защиты в
интервенционной радиологии
Тема 4: Рабочие режимы
IAEA
International Atomic Energy Agency
Типы ТВ камер
• ВИДИКОН
• ПЛЮМБИКОН (кардиологические системы)
• ПЗС
ТВ камеры ПЛЮМБИКОН:
 меньшее запаздывание изображений, чем у видиконов
 позволяют наблюдать движущееся изображение с минимальным
размыванием
 Однако, КВАНТОВЫЙ ШУМ велик (камеры для кардиологии)
ЦИФРОВАЯ ФЛЮОРОСКОПИЯ
 Дигитальные прицельные снимки обычно имеют плохое разрешение, которое определяется телевизионной камерой и составляет не
менее 2 п.л./мм для телевизионных систем с 1000 линиями
 Для ТВ систем с 525 линиями, один кадр обычно состоит из 525² =
250000 пикселов. Каждый пиксел требует 1 байт (8 бит) или 2 байта
(16 бит) для регистрации сигнала
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
30
ВАЖНО ЗНАТЬ МОЩНОСТИ ДОЗ ДЛЯ
РАЗЛИЧНЫХ РАБОЧИХ РЕЖИМОВ И
РАЗНЫХ РАЗМЕРОВ ВХОДНЫХ
ЭКРАНОВ УРИ
ТОГДА ЕСТЬ КРИТЕРИИ ДЛЯ
ПРАВИЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАБОЧИХ РЕЖИМОВ
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
31
Относится к
оборудованию
Относится к
специалисту
Установка параметров осуществляется
при техническом обслуживании
Доза / изображение на входе УРИ
IAEA
Количество изображений, зарегистрированных для каждой процедуры
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
32
Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной
радиологии
Л17.1: Оптимизация защиты в
интервенционной радиологии
Тема 5: Уровень риска (персонал и пациенты)
IAEA
International Atomic Energy Agency
ОСВЕДОМЛЁННОСТЬ МЕЖДУНАРОДНЫХ
ОРГАНИЗАЦИЙ О ВОЗРАСТАЮЩЕМ ЧИСЛЕ
ТРАВМ ИНТЕРВЕНЦИОННЫХ РАДИОЛОГОВ
УВЕЛИЧЕНИЕ
ОБЪЁМА
РАБОТЫ
ПОИСК
ВОЗМОЖНЫХ
ПРИЧИН
IAEA
ПЛОХИЕ УСЛОВИЯ РАБОТЫ
СТАРЫЕ РЕНТГЕНОВСКИЕ СИСТЕМЫ
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
34
Радиационные эффекты
Стохастический
эффект
Повреждение
хрусталиков
Рак
Наследственные
заболевания у
потомков
IAEA
Детерминированный эффект
Повреждения
кожи
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
35
Хрусталики (детерм. эфф.)
Пороговое значение дозы
Определено в МКРЗ
0,5 – 2,0 Зв
Замутнённость
Катаракта
Однократное облучение
5 Зв при фракц. обл..
>0,1 Зв/год постоянно
5 Зв одна экспозиция.
> 8 Зв при фракцион.
>0,15 Зв/год пост.
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
36
Дозиметрические параметры
Полезные величины при оценке риска для
персонала и пациентов:
 Произведение дозы на площадь (для
стохастического эффекта)
 Входная поверхностная доза (для
детерминированного эффекта)
 Доза облучения персонала за процедуру
(более, чем в одной локализации в теле
человека)
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
37
Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной
радиологии
Л17.1: Оптимизация защиты в
интервенционной радиологии
Тема 5: Факторы, влияющие на дозу
облучения персонала
IAEA
International Atomic Energy Agency
Факторы, влияющие на дозу облучения персонала (I)
• Основной источник облучения
персонала во флюорографическом кабинете – это пациент
(рассеянное излучение)
• Рассеянное излучение вокруг
пациента неоднородно
• Мощность дозы вокруг пациента является сложной функцией,
зависящей от множества
факторов
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
39
Мощность дозы рассеянного излучения на
расстоянии 1 м от пациента должна быть
выше 1 мГр/мин для некоторых позиций дуги
При цифровой флюороскопии мощность
дозы может быть уменьшена на (25%) по
сравнению с обычным режимом
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
40
Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной
радиологии
Л17.1: Оптимизация защиты в
интервенционной радиологии
Тема 6: Факторы, влияющие на дозу
облучения персонала и пациентов
IAEA
International Atomic Energy Agency
Уровень радиации при ИР процедурах
Важные факторы





Время флюороскопии
Число серий (изображений)
Размер пациента
Характеристики применяемой
рентгеновской системы
Имеющиеся средства защиты
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
42
Размер поля
УРИ
IAEA
Относительная входная доза облучения
пациента
12" (32 cm)
доза 100
9" (22 cm)
доза 150
6" (16 cm)
доза 200
4,5" (11 cm)
доза 300
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
43
Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной
радиологии
Л17.1: Оптимизация защиты в
интервенционной радиологии
Тема 7: Примеры значений доз
IAEA
International Atomic Energy Agency
Примеры значений доз
Procedure
Skin Dose
Author,
Year,
Journal
Coronary
Angiography (CA)
Intervention
without CA (I)
Cerebral
Embolization (CE)
Biliary Stent (BS)
Nephrostomy (NE)
Radio-frequency
cardiac catheter
ablation
Cumulative dose
CA : 126 mGy
I : 3582 mGy
I + CA : 3301 mGy
CE : 160 – 180 mGy
BS : 110 mGy
NE : 110 mGy
Cusma
1999
JACC
Skin injuries
Cumulative dose/procedure
1100 –1500 mGy
Vano
1998
BJR
Radio-frequency
cardiac catheter
ablation
Wagner
Skin injuries
Total skin dose : > 2500 mGy 1998
IAEA
Mc
Parland
1998
BJR
RSNA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
45
Примеры значений доз
Procedure
Skin Dose
Author,
Year,
Journal
TIPS
400 – 1700 mGy
Zweers
1998
BJR
Neuroradiologic
Procedures
Frontal : 1200 mGy
Lateral : 640 mGy
(in 25% of the cases, skin
dose > 2500 mGy
Maximum Skin dose
90 – 2350 mGY
Gknatsios
1997
Radiology
Radio-frequency
cardiac catheter
ablation (pediatric)
PTCA
PTCA : 106 mGy
Hepatic Embol. (HE) HE : 500 mGy
Cerebral Embol. (CE) CE : 350 mGy
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
Geise
1996
PACE
Vano
1995
BJR
46
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ
75
TIPS
25
HEPATIC EMBOLIZ.
24
BILIAR DRAINAGE
17
ABDOM. ANGIOPLAST.
15
HEPATIC MANOM.
12
CEREBRAL ARTER.
10
ABDOM. ARTERIOGR.
9
BRONQUIAL ARTERIOGR.
6,3
RENAL ARTERIOGR.
5
LOWER LIMB ARTER.
3,3
UPPER LIMB FISTUL.
1
LOWER LIMB PHLEBOGR.
0
20
40
60
80
100
Время флюороскопии (мин.)
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
47
Произведение дозы на площадь
Средние ориентировочные значения
353,7
TIPS
96,42
VALVULOPLASTY
92,92
RENAL ARTERIOGR.
87,5
PTCA
81,68
HEPATIC EMBOLIZ.
68,87
BILIAR DRAINAGE
68,16
CEREBRAL ARTERIOG.
66,63
LOW EXTREM. ART.
66,51
CORONARIOGRAPHY
25,3
HEPATIC MANOMETRY
24,7
AORTIC ARTERIOGR.
8,71
UPPER EXTREM. FISTUL.
2,94
LOW EXTREM. PHLEBOG.
0
IAEA
100
200
300
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
400
Гр.cм
2
48
Ориентировочные значения
10
160
CEREBRAL ARTERIO.
6
120
LOWER LIMB ARTERIO.
4
64
UPPER LIMB FISTUL.
Серии изображений
Число изображений
4
60
BRONCHIAL ARTERIO.
3
60
RENAL ARTERIO.
3
60
ABDOMINAL ARTERIO.
0
IAEA
50
100
150
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
49
ДОЗЫ ПРИ РАБОТЕ В КИНОРЕЖИМЕ И ДЛЯ
ЦИФРОВОЙ АНГИОГРАФИИ
Входные дозы облучения пациентов для кинорежима могут быть
между 70 и 130 мкГр/фр.:
 1 минута облучения в кинорежиме
при 25 кадров/с может привести к
дозе 150 мГр, почти эквивалентной 15 снимкам брюшной полости или 400 снимкам грудной
клетки
 Цифровое изображение требует 4
мГр
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
50
Резюме
• Много физических и технических факторов
могут существенно влиять на дозу пациента и
персонала для интервенционной радиологии
• Оборудование, используемое в этой области,
должно соответствовать международным
требованиям и спецификации для комплектации
• Медицинские работники должны быть знакомы
с такими рекомендациями
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
51
Где получить информацию
• Wagner LK and Archer BR. Minimising risks from
fluoroscopic x rays. Third Edition. Partners in Radiation
Management (R.M. Partnership). The Woodlands, TX
77381. USA 2000.
• Vañó, E and Lezana, A. Radiation Protection in
Interventional Radiology. 9th European Congress of
Radiology, Vienna (Austria), March 5-10, 1995.
Refresher Course.
• Avoidance of radiation injuries from medical
interventional procedures. ICRP Publication 85.Ann
ICRP 2000;30 (2). Pergamon.
• Joint WHO/IRH/CE workshop on efficacy and radiation
safety in IR. München, October, 1995.
IAEA
17.1: Оптимизация защиты в интервенционной радиологии
52