18. Оптимизация защиты в компьютерной томографии
advertisement
Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Радиационная защита в диагностике и интервенционной радиологии Л18: Оптимизация защиты в компьютерной томографии (КТ) IAEA International Atomic Energy Agency Введение • Предмет: КТ сканеры и качество изображения • Важность технологических улучшений, сделанных в этой области • Система критериев качества, разработанная для оптимизации КТ процедур • Квалификация: врач, медицинский физик IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 2 Темы Оборудование и технология КТ Правила радиационной защиты при работе с КТ Критерии качества для КТ изображений IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 3 Обзор • Принципы и технология КТ • Применение принципов радиационной защиты для КТсканеров,конструирование, контроль качества и дозиметрия IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 4 Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Л18: Оптимизация защиты в компьютерной томографии (КТ) Тема 1: Оборудование и технология КТ IAEA International Atomic Energy Agency Введение • Компьютерная томография (КТ) стала использоваться в клинической практике с 1972 года и произвела революцию в рентгенодиагностике, позволив получать высококачественные изображения аксиальных сечений тела • Другие ткани не накладываются на изображения аксиальных срезов • Предложенная технология, в частности, улучшила контрастную чувствительность при оценке изображений мягких тканей, хотя требуемая доза облучения достаточно высокая IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 6 Компьютерная томография • КТ использует вращающуюся рентгеновскую трубку с пучком лучей в виде узкого слоя толщиной от 1 до 10 мм • Полученные данные представляют собой множество значений интенсивности излучения, которые используются для создания изображения среза тела пациента IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 7 КТ сканер IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 8 Вращательно/вращательный КТ сканер в разрезе Набор детекторов и коллиматор IAEA Рентгеновская трубка 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 9 Спиральный КТ • При спиральном КТ рентгеновская трубка непрерывно вращается, а пациент постоянно движется сквозь пучок, благодаря чему процедура значительно ускоряется IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 10 Принцип спирального сканирования • Геометрия сканирования Рентгеновский луч Направление движения пациента • Постоянное получение данных при движении стола IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 11 Спиральные КТ сканеры • При спиральном сканировании рентгеновская трубка должна постоянно вращаться • Ясно, что это невозможно при использовании кабеля, соединяющего источник и приемники электрической энергии • Для подачи электрической энергии и приёма сигналов применяется технология скользящего кольца IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 12 Slip Ring (скользящее кольцо) КТ Электронные приборы размещены в основном на вращающемся гантри Рентгеновская трубка Набор детекторов Скользящее кольцо IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 13 Особенности новых КТ • Новые спиральные КТ позволяют применять новые методы, а именно: • КТ флюороскопия при неподвижном пациенте и постоянно вращающейся трубке • Одновременное получение до 32 срезов при использовании многосрезовых КТ • 3-размерные КТ и КТ эндоскопия IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 14 КТ флюорография • Управление в реальном • • • • времени (несколько кадров в сек) Прекрасное качество изображения Малый риск Быстрые процедуры Приблизительно 80 kVp, 30 мА IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 15 Многосрезовая КТ коллимация 5 мм 2,5 мм 1 мм 0,5 мм IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 16 3D Стерео изображения IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 17 КТ эндоскопия IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 18 КТ сканер • Генератор • Высокая частота, 30 - 70 kВ • Рентгеновская трубка • Вращающийся анод, высокая теплоёмкость: 3-7 MHU • Фокусы двух размеров: около 0,8 и 1,4 • Гантри • Отверстие: диаметр > 70 cм • Детекторы: газовые или твёрдотельные; > 600 детекторов • Время сканирования: <1 с, 1 - 4 с • Толщина среза: 1 - 10 мм • Спиральное сканирование: до 1400 мм IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 19 Обработка изображений Время реконструкции: Матрица изображения: 256x256 – 1024x1024 Алгоритм реконструкции: 0.5 - 5 с/срез кости, стандарт, высокое разрешение и т.д. Специальные программы обработки изображений: 3D реконструкция Ангио КТ Виртуальная эндоскопия КТ флюороскопия IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 20 Спиральная КТ Спиральная многосрезовая КТ: • Преимущества: Пониженные дозы: • Меньшее время исследования • Замена накладывающихся тонких срезов реконструкцией трёхмерных данных после одного спирального сканирования • Использование питча > 1 Отсутствие пропуска данных для интервала между срезами Меньшее время исследования • Получение данных при одной задержке дыхания • Снижение влияния помех от непроизвольных движений, таких как перистальтика и сердечные сокращения IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 21 Спиральная КТ Недостатки • Увеличение дозы: • Производительность оборудования способствует увеличению области исследования • Использование питча > 1,5 а также алгоритм реконструкции могут быть причиной ухудшения качества изображения из-за пониженной контрастной чувствительности • Потери пространственного разрешения в направлении оси z, если не использовать интерполяцию • Присущие этому методу артефакты IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 22 Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Л18: Оптимизация защиты в компьютерной томографии (КТ) Тема 2: Правила радиационной защиты при работе с КТ IAEA International Atomic Energy Agency Вклад в коллективную дозу (I) • В результате технологических улучшений количество диагностических исследований существенно увеличилось • В настоящее время коллективная доза от КТ процедур в развитых странах доходит до 40% дозы, получаемой в результате всех диагностических процедур • Поэтому, нужны специальные меры защиты IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 24 Исследование Средняя эффект. доза, мЗв Голова 1,8 Задняя череп. ямка 0,7 Глазное яблоко 0,6 Шейные позвонки 2,6 Грудная клетка 7,8 Брюшная пол. 7,6 Печень 7,2 Таз 7,1 Поясн. отд. позв 3,3 IAEA КТ сканеры в клиниках Великобритании Вклад в коллективную дозу (II) 500 400 300 200 100 0 70 75 80 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 85 90 95 Годы 25 Обоснование практики КТ • Обоснование КТ важно для радиационной защиты • КТ процедура требует высокую дозу облучения • Ряд клинических факторов играет существенную роль • Должна быть в наличии клиническая информация, включающая предыдущие диагностические исследования • В некоторых случаях требуются исследования пациента альтернативными диагностическими методами • Радиолог нуждается в дополнительном обучении по радиационной защите • Имеются в наличии рекомендации EС IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 26 Оптимизация практики КТ • После обоснования клинической необходимости КТ процесс получения изображений должен быть оптимизирован • О недостаточной оптимизации процедуры с точки зрения защиты пациента могут свидетельствовать дозиметрические данные CTDIw (мГр) Процедура Размер Голова Грудная клетка Брюшная полость Таз IAEA Сред. SD Знач. Мин. 25% Meд. 75% Макс. 102 50,0 14,6 21,0 41,9 49,6 57,8 130 88 20,3 7,6 4,0 15,2 18,6 26,8 46,4 91 25,6 8,4 6,8 18,8 24,8 32,8 46,4 82 26,4 9,6 6,8 18,5 26,0 33,1 55,2 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 27 Оптимизация практики КТ • Для оптимального применения ионизирующего излучения должны быть правильно выбраны характеристики компонентов процесса визуализации: диагностического качества КТ изображения дозы облучения пациента радиологической процедуры IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 28 Оптимизация практики КТ • КТ процедура выполняется в соответствии с действующими правилами по указанию ответственного радиолога • Должны быть в наличии стандартные протоколы процедуры • Радиационная защита обеспечивается эффективным контролем и прерыванием процедуры при отклонении клинических требований от нормы • Радиолог, рентгенолаборант и медицинский физик в течение всего процесса визуализации должны руководствоваться критериями качества IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 29 Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии Л18: Оптимизация защиты в компьютерной томографии (КТ) Тема 3: Критерии качества КТ изображений IAEA International Atomic Energy Agency Критерии качества КТ изображений : пример хорошей практики (общее исследование мозга) Позиция пациента Объём исследований На спине Толщина среза 2 - 5 мм в задней чер. ямке; 5-10 мм в полусферах Расст. между срез./питч 0 или питч=1 Поле наблюдения Размер головы около 24 cм) 10-12 ° над срединно- орбитальной (со) линией для Наклон гантри От затылочного отверстия до вершины черепа уменьшения облучения хрусталиков глаз Напряж. на трубке (кВ) Произв. тока трубки на время экспоз. (мAс) Стандарт Алгоритм реконструкции Программый Ширина окна 0 - 90 HU (супратенториальная область мозга) 140- 160 HU (мозг в задней черепной ямке) 2000 - 3000 HU (кости) 40 - 45 HU ((супратенториальная область мозга) 30 - 40 HU ((мозг в задней черепной ямке) 200 - 400 HU (кости) Уровень окна IAEA Минимум при требуемом качестве изображения 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 31 Критерии качества КТ изображений: общее исследование мозга Изображение Визуализация • Весь мозг, мозжечок, основание черепа и костное основание • Сосуды и внутривенный контрастный материал Требуемое воспроизведение • Визуально чёткое воспроизведение границы между белым и серым веществом базальных ганглиев системы желудочков мозга спиномозговой жидкости вокруг среднего мозга пространства спиномозговой жидкости вокруг мозга больших сосудов и сосудистого сплетения Критерии облучения пациентов • CTDIW • DLP IAEA 60 мГр 1050 мГр cм 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 32 Критерии качества КТ изображений: общее исследование мозга • Весь мозг, мозжечок, основание черепа и костное основание • Сосуды и внутривенный контрастный материал IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 33 Критерии качества КТ изображений: общее исследование мозга (клиническое исследование) Визуально чёткое воспроизведение: • границы между белым и серым веществом • базальных ганглиев • системы желудочков мозга • пространства спиномозговой жидкости вокруг среднего мозга • пространства спиномозговой жидкости вокруг мозга • больших сосудов и сосудистого сплетения после введения контрастного вещества IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 34 Критерии качества для КТ изображений • Предварительный список контрольных уровней доз облучения пациентов для некоторых исследований • CTDIw для одного среза • DLP для всего исследования Исследование Величина эталонной дозы CTDIw (мГр) DLP (мГр см) Голова 60 1050 Грудная клетка 30 650 Брюшная полость 35 800 Таз 35 600 IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 35 Условия наблюдения и обработка плёнок Условия наблюдения • Рекомендуется просматривать КТ изображения на экране телевизора • Наилучшие условия просмотра изображений достигаются регулировкой контраста и яркости, а также выбором ширины и уровня окна Обработка плёнок • Оптимальная обработка играет важную роль для получения изображений хорошего качества • Необходим частый (желательно ежедневный) контроль проявочной машины IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 36 Резюме • Технология компьютерной томографии и относящиеся к ней вопросы радиационной безопасности • Создание системы критериев качества для оценки изображений и лучевых нагрузок • Необходимость контроля качества IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 37 Где получить информацию (I) • IEC 1223-2-6: Evaluation and routine testing in medical imaging departments. Part 2-6: Constancy tests - X Ray equipment for computed tomography. (Geneva, IEC) (1994) • Edyvean S, Lewis MA, Britten AJ, Carden JF, Howard GA and Sassi SA. Type testing of CT scanners: methods and methodology for assessing imaging performance and dosimetry. MDA Evaluation Report MDA/98/25. London, Medical Devices Agency (1998) IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 38 Где получить информацию (II) • European guidelines on quality criteria for computed tomography - EUR 16262 report • Radiation exposure in Computed Tomography; 4th revised Edition, December 2002, H.D.Nagel, CTB Publications, D21073 Hamburg IAEA 18: : Оптимизация защиты в компьютерной томографии 39
