04. Генерация рентгеновского излучения и ангиографическое
реклама
МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование Лекция 4 Правильно или нет? 1. При использовании плоско-панельных детекторов нет необходимости коллимировать рентгеновский пучок 2. В некоторых новых рентгеновских системах используется дополнительная фильтрация для улучшения качества изображения. 3. Доза облучения пациента может быть измерена только если специально обученный человек присуствует во время процедуры Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 2 МАГАТЭ Правильно или нет? 4. При изменении поля на УРИ от 23 см до 18 см, рентгеновский пучок не коллимируется автоматически и нужно сделать это вручную. 5. Большинство современных рентгеновских систем для кардиологии снабжены проходной ионизационной камерой для измерения дозы персонала. 6. Большинство современных рентгеновских систем могут создавать отчет о дозе облучения пациента по окончанию процедуры. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 3 МАГАТЭ Цели обучения • Генерирование рентгеновского излучения и получение изображений (основы) • Какие стандарты существуют для ангиографического борудования (FDA, МЭК), особые требования к оборудованию для педиатрических пациентов ? Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 4 МАГАТЭ МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Генерирование рентгеновского излучения и формирование изображения Беспленочный рентгеновский кинофлюорографический аппарат Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 6 МАГАТЭ Оператор / Автоматическое управление •напряжение на трубке (кВ) •ток трубки (мА) •время экспозиции Радиационная защита в кардиологии •Окружающая среда •источник электронов (катод) •источник Х-лучей (анод) •двигатель для вращения анода •рассеивание тепла •электрическая изоляция •защита от рентгеновского излучения Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 7 МАГАТЭ Ток катода (мА) - число освобожденных электронов - число рентгеновских фотонов Рентгеновская трубка Напряжение на трубке [кВ] энергия электронов энергия рентгеновских фотонов Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 8 МАГАТЭ Типичный энергетический спектр фотонов Напряжение на трубке 80 кВ Число фотонов (from The Physical Principles of Medical Imagings, 2Ed, Perry Sprawls) Отсечка фильтром Тормозное излучение Характеристическое излучение Энергия фотонов (кэВ) Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 9 МАГАТЭ Число фотонов Сравнение рентгеновских спектров генерированных при различных напряжениях Энергия фотонов (кэВ) (from The Physical Principles of Medical Imagings, 2Ed, Perry Sprawls) Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 10 МАГАТЭ Роль фильтра Число фотонов без фильтра фильтр 1 mm фильтр 3 mm Энергия фотонов (кэВ) Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 11 МАГАТЭ Другие важные элементы рентгеновского аппарата Проходная ионизационная камера и коллиматор Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 12 МАГАТЭ Для получения изображения... • Используются две технологии: • Усилитель рентгеновского изображения (УРИ) • Плоско-панельный детектор Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 13 МАГАТЭ Видеосигнал Видео камера Электроника преобразующая Электроны Моторизованная диафрагма 2,400 ПЗС или PUT Свет 400,000 Цифровые данные Экран выходной Электроны 400 ДЕТЕКТОР УРИ Электроника Фото-катод Свет 3,000 Йодид цезия (CsI) 1 ФОТОНЫ Электроны Слой аморфного кремния (Фотодиоды/Транзисторы) Свет Йодид цезия (CsI) Частицы # Фотоны Усилитель рентгеновского изображения (УРИ) Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование Плоская панель 14 МАГАТЭ Размер поля облучения... цифровое увеличение • Приемники изображения позволяют работать с различными полями облучения (цифровым увеличением) для улучшения пространственного разрешения. • При малых полях (большом увеличении), как правило, возрастает кожная доза у пациента. • Так как только часть детектора используется при увеличении, то поле излучения автоматически коллимируется до отображаеммой области. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 15 МАГАТЭ Дозиметрическая информация в процедурном помещении Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 16 МАГАТЭ Высокая фильтрация • Введение в пучок дополнительной фильтрации (обычно из меди) уменьшает число фотонов низкой энергии, в результате чего доза облучения кожи пациента снижается Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 17 МАГАТЭ Снижение уровней облучения дополнительной фильтрацией • Дополнительные фильтры из меди (Cu) могут снизить дозу облучения кожи на 70% и более. • Некоторые системы предлагают сменные дополнительные фильтры (0,2 мм - 0,9 мм), которые автоматически устанавливаются в зависимости от массы тела пациента и угла С-дуги. • Автоматическая вставка подходящего фильтра пытается уменьшить дозу настолько, насколько это возможно без ухудшения качества изображения. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 18 МАГАТЭ Импульсная рентгеноскопия • Импульсная рентгеноскопия может быть использована для снижения дозы облучения, особенно если снижается частота пульсаций. • Но ... импульсная рентгеноскопия не означает, что снижена мощность дозы по сравнению с непрерывной рентгеноскопией! • Мощность дозы зависит от дозы в импульсе и числа импульсов в секунду. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 19 МАГАТЭ Коллимация Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 20 МАГАТЭ Клиновидный фильтр Клиновидный фильтр. Рентгеновская системы GE Advantx Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 21 МАГАТЭ Важность клиновидных фильтров В получении этой серии клиновидный фильтр не был использован. Обратите внимание на существенное различие в контрасте. Эта серия получена при использовании клиновидного фильтра Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 22 МАГАТЭ Снижение уровней облучения виртуальной коллимацией • Коллимация в отсуствии излучения • Диафрагмирование при задержке последнего кадра на экране (LIH) • Нет необходимости в рентгеноскопии Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 23 МАГАТЭ Отсеивающая решётка • Отсеивает большую часть рассеяного излучения, которое ухудшило бы качество изображения • Должна легко сниматься в новых рентгеновских аппаратах (в соответствии со стандартами МЭК) Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 24 МАГАТЭ Отсеивающая решетка Плоско-панельная система Siemens Аxiom Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 25 МАГАТЭ Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 26 МАГАТЭ МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Стандарты на оборудование для рентгеноперационной Стандарты и требования к рентгеновскому оборудованию • Стандарты являются руководствами, согласованными сообществом производителей, это не нормативы • Несколько групп разрабатывают стандарты на оборудование, например, Международная Электротехническая Комиссия (МЭК) • Относятся к электрической, механической и радиационной безопасности • Относятся к процессам изготовления и установки оборудования Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 28 МАГАТЭ На что обратить внимание при создании рентгеноперационной • выполнение соответствующих стандартов • наличие медицинского физика • наличие оборудования для защиты от излучения • наличие системы измерения и регистрации доз облучения пациентов • предусмотрены ли приемо-сдаточные испытания, ввод в эксплуатацию и программы по обеспечению качества Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 29 МАГАТЭ На что обратить внимание при создании рентгеноперационной • Подходит ли выбранная рентгеновская система для проведения планируемых процедур в данном отделении • Приняты ли во внимание другие важные сведения, представленные в руководствах ACC/AHA и AAPM-70 (описанные в этой лекции) Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 30 МАГАТЭ Ограничение мощности входной экспозиционной дозы США: Федеральный регистр: 19 мая 1994 года. 21 CFR Part 1020. Федеральный Стандарт Эксплуатационных Характкристик для Диагностических Рентгеновских Аппаратов и их Основных Компонентов; Окончательный вариант правил. ДЕПАРТАМЕНТ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНЫХ УСЛУГ Управление по продовольствию и медикаментам Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 31 МАГАТЭ Ограничение мощности входной экспозиционной дозы • Федеральный Стандарт для Диагностических Рентгеновских Аппаратов (19 мая 1994), ограничивает мощность входной экспозиционной дозы рентгеноскопического аппарата при нормальной рентгеноскопии до 10 Р/мин если не активирован режим высокой мощности дозы (HLC) • При работе в режиме высокой мощности дозы, мощность входной экспозиционной дозы ограничивается до 20 Р/мин • Пределы мощности входной экспозиционной дозы не применяются в режиме съемки Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 32 МАГАТЭ Предложенные правила 10 декабря 2002 Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 33 МАГАТЭ (2) Выведенное на экран значение накопленной кермы в воздухе должно быть в единицах мГр и должно включать вклад рентгеноскопии и рентгенографии (1) Выведенное на экран значение мощности кермы в воздухе должно быть в единицах мГр/мин и должно отображать значение кермы в единицу времени во время рентгеноскопии и снимков (i) Индикация величины и размерности времени излучения от начала процедуры мГр (общая) мГр/мин (7) Значения мощности кермы в воздухе (на расстоянии 15 см от изоцентра со стороны рентгеновской трубки) Время рентгеноскопии Радиационная защита в кардиологии и общего значения накопленной кермы не должны отличаться от показанного значения более чем на ±25% Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 34 МАГАТЭ •Рентгеноскопическое оборудование, производимое после 19 мая 1995 г.: Не должно функционировать, если мощность кермы в воздухе выше 88 мГр/мин (10 Р/мин). Пределы: 88 мГр/мин 180 мГр/мин Исключения: •Если активирован режим высокой мощности дозы: 180 мГр/мин (20 Р/мин), непрерывный звуковой сигнал должен указывать оператору на включение этого режима •Режим записи изображений (архивирование рентгеноскопических или рентгенографических изображений в аналоговом формате не является исключением). Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 35 МАГАТЭ Стандарт МЭК 2000 Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 36 МАГАТЭ Стандарт МЭК для интервенционной радиологии • • • • • • Инвазивные (и интервенционные) процедуры под рентгеновским контролем Интервенционная референтная точка Обеспечение изодозных карт Отсеивающая решетка должна сниматься без использования инструментов Дозиметрические показатели: мощность кермы в воздухе; накопленная керма в воздухе и накопленное произведение кермы на площадь (с точностью до ±50%) Дополнительные показатели: полное время рентгеноскопии, общее число серийных снимков, интегрaльная керма в воздухе Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 37 МАГАТЭ Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 38 МАГАТЭ • Коллимация: Коллиматоры с двумя формами - круговой и эллиптической - могут быть использованы для формирования поля по контурам сердца. Частично абсорбирующие контурные фильтры могут быть использованы для уменьшения яркости изображения тканей легких, граничащих с сердцем. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 39 МАГАТЭ Системы Philips Автоматические положения клиновидного фильтра Чем больше угол поворота (LAO/RAO), тем большая часть клиновидного фильтра устанавливается. Максимальные положения фильтра – при проекциях 450 LAO или RAO; максимальная площадь, занятая фильтром для LAO 40%, для RAO 60%. Эта установленная автоматически позиция фильтра может изменяться вручную Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 40 МАГАТЭ Влияние клиновидных фильтров на кожную дозу Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 41 МАГАТЭ • Усилители рентгеновского изображения (УРИ): Из-за необходимости визуализации как больших полей (например, для вентрикулографии, аортографии), так и малых полей (коронарные артерии), рекомендуется использовать многорежимные (с двумя или тремя полями) УРИ с экранами из иодида цезия. Доступные форматы меняются в зависимости от производителя, но, как правило, изпользуются 9/6/4,5; 9/6, 10/4 и 9/5 (размеры в дюймах) Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 42 МАГАТЭ Согласованный клинический экспертный документ АСС/SCAI о стандартах для рентгеноперационных JACC Vol. 37, № 8, июнь 2001: 2170-214 • Этот документ рассматривает облучение пациентов в кардио-рентгеноперационных, с подробной информацией об ионизирующем излучении, рисках и методах снижения ненужного облучения. В документе рассматриваются принципиальные составляющие программы обеспечения качества работы рентгеноперационных при диагностических и интервенционных исследованиях сердца: врачебный профессионализм, техническое обслуживание и техническая поддержка оборудования, процесс совершенствования качества и радиационная безопасность. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 43 МАГАТЭ • Необходимо использовать передвижные экраны из просвинцованного стекла или органического стекла, прикрепленные к потолку. Для стерильности можно использовать одноразовые пластиковые покрытия. • Уровень облучения в каждом операционном кабинете должен контролироваться квалифицировнанным радиационным физиком • В загруженных лабораториях существует тенденция к игнорированию профилактических мероприятий и контроля обеспечения качества. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 44 МАГАТЭ Для того чтобы квалифицированно выполнять чрескожные коронарные исследования, интервенционные кардиологи должны хорошо знать используемое специализированное оборудование, методики и приборы Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 45 МАГАТЭ AAPM-70 (2001) • Генератор должен обеспечивать мощность от 80 до 100 кВт. • Генератор должен обеспечивать прямоугольные импульсы напряжения, для достижения минимального облучения пациента. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 46 МАГАТЭ AAPM-70 (2001) • Для исследований взрослых пациентов используются рамеры УРИ от 9 до 11 дюймов (от 23 до 27 см) . • Для исследования детей используются меньшие размеры поля из-за малых размеров детского сердца. • Поле с размером 4,5 дюйма (11 см) обычно используется в большинстве педиатрических исследований. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 47 МАГАТЭ AAPM-70 (2001). Педиатрия. • Аппарат должен иметь возможность записывать до не менее 60 кадров в секунду для исследований маленьких детей. • Генератор должен обеспечивать питание рентгеновской трубки с как минимум 3 фокусными пятнами. • Для исследований пациентов в возросте до 3-4 лет рекомендуется изпользовать фокусное пятно размером 0,3 мм • Для пациентов в возросте до 8-9 лет съемки проводить с использованием фокусного пятна 0,6 мм. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 48 МАГАТЭ МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Несколько вопросов для самоконтроля ... Правильно или нет? 1. Коллимация рентгеновского поля всегда делается автоматически. 2. Некоторые новые системы включают в себя функцию "виртуальной коллимации“, означающей, что ненужное количество излучения численно удаляется програмным обеспечением. 3. Фильтрация в рентгеновской трубке должна быть настолько низкой, насколько это возможно. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 50 МАГАТЭ МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Дополнительная информация МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Исследование МАГАТЭ 2001-2003 Оценены 9-15 рентгеновских установок в 5 странах Выводы из исследования МАГАТЭ • Дозы облучения пациентов и качество изображений во многом зависят от настроек, сделанных при вводе в эксплуатацию оборудования. • Для различных систем и различных режимов работы, входная керма в воздухе может отличаться для той же толщины пациента в 20 раз (в том числе из-за электронного увеличения). Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 53 МАГАТЭ Выводы из исследования МАГАТЭ • Увеличение толщины фантома дополнительно увеличивает дозу до 12 раз. • Наблюдаемые различия в дозах от исследованных аппартов показывают существование возможностей для снижения дозы при сохранении качества изображения. Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 54 МАГАТЭ Важность тестирования рентгеновского оборудования • Определение параметров рентгеновской установки, являющееся частью приемочных и периодических испытаний, должно давать кардиологам информацию о мощности дозы и дозы на кадр для различных режимов работы и для разной толщины пациента. Качество изображения также должно быть оценено. • Регулярно следует проверять постоянство основных эксплуатационных параметров Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 55 МАГАТЭ МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Примеры отчётов о дозах облучения пациентов Пример данных, включенных в отчет о процедуре (Siemens) FIXED Coro ND 1k 1 CARD A 81kV 744mA 6.0ms 200CL small 0.3Cu 17cm 7s 15F/s 15-Jan-03 09:16:21 211.4µGym² 36.2mGy 0LAO 0CRA 105F FIXED Coro ND 1k 2 CARD A 86kV 734mA 6.0ms 600CL small 0.2Cu 17cm 6s 15F/s 15-Jan-03 09:17:01 376.9µGym² 63.8mGy 29RAO 0CRA 94F FIXED Coro ND 1k 3 CARD A 124kV 553mA 8.0ms ****** small 0.2Cu 17cm 5s 15F/s 15-Jan-03 09:17:43 490.3µGym² 94.1mGy 48RAO 22CRA 75F FIXED Coro ND 1k 4 CARD A 115kV 591mA 8.0ms ****** small 0.2Cu 17cm 6s 15F/s 15-Jan-03 09:18:16 460.4µGym² 97.8mGy 48RAO 22CRA 84F FIXED Coro ND 1k 5 CARD A 96kV 714mA 8.0ms ****** small 0.2Cu 17cm ***** 15F/s 15-Jan-03 09:19:05 9.3µGym² 1.9mGy 15RAO 30CRA 2F FIXED Coro ND 1k 6 CARD A 102kV 666mA 8.0ms ****** small 0.2Cu 17cm ***** 15F/s 15-Jan-03 09:19:07 17.2µGym² 3.5mGy 15RAO 30CRA 3F Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 57 МАГАТЭ Пример данных, содержащихся в дозиметрическом отчете: Philips Integris 5000. Коронарная ангиография 65% графия, 35% рентгеноскопия 13 серий, 728 кадров 1,54 Гр.см2/мин 0,368 Гр.см2/10 кадров 1 мин скопии = 39 кадров = 3 с кино Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 58 МАГАТЭ МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии Примеры информации, содержащейся в DICOM отчете Philips Integris 5000 cardio (0008,0032) : Acquisition Time (0018,0060) : KVP (0018,1030) : Protocol Name (0018,1110) : Distance Source to Detector (0018,1150) : Exposure Time (0018,1151) : X-ray Tube Current (0018,1162) : Intensifier Size (0018,1510) : Positioner Primary Angle (0018,1511) : Positioner Secondary Angle (0020,0013) : Image Number (0028,0008) : Number of Frames Радиационная защита в кардиологии : 12:36:27 : 83 : 12.5 IPS Coronaria : 940 :8 : 873 : 169.99998 : -32.099998 : 0.69999999 :8 : 73 Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 60 МАГАТЭ Siemens Axiom Artis cardio (0008,0033) : Image Time : 15:38:32 (0008,103E) : Series Description : Coro LD 1k T (0018,0060) : KVP : 68 (0018,1110) : Distance Source to Detector : 920 (0018,1111) : Distance Source to Patient : 759.99998 (0018,1151) : X-ray Tube Current : 737 (0018,1154) : Average Pulse Width :6 (0018,115E) : Image Area Dose Product : 1577 (0018,1162) : Intensifier Size : 230 (0018,1510) : Positioner Primary Angle : -0.2 (0018,1511) : Positioner Secondary Angle : -0.3 (0018,1702) : Collimator Left Vertical Edge : 0 (0018,1704) : Collimator Right Vertical Edge: 1023 (0018,1706) : Collimator Upper Horizontal Ed: 0 (0018,1708) : Collimator Lower Horizontal Ed: 1023 (0020,0012) : Acquisition Number : 13 (0028,0008) : Number of Frames : 69 Радиационная защита в кардиологии Лекция 4: Получение рентгеновского излучения и ангиографическое оборудование 61 МАГАТЭ
