дозы облучения, управление дозами и практические вопросы

МАГАТЭ
Международное агентство по атомной энергии
Компьютерная томография
сердца - дозы облучения,
управление дозами и
практические вопросы
Лекция 11
Правильно или нет?
1. Доза облучения пациента при
компьютерной томографии (КТ)
сердца эквивалентна 20 обычным
рентгенографиям легких.
2. Распределение поглощенной дозы в
отдельных органах при КТ сердца и при
интервенционных исследованиях сосудов
средца очень похожи.
3. При КТ сердца дозы облучения
пациентов обычно измеряются в Гр·см2.
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
2
МАГАТЭ
Цели обучения
1. Понять принципы и технологию
компютерной томографии в случае
кардиологических исследований
2. Понять какие дозиметрические величины
используются для измерения облучения
пациентов в КТ и факторы оказывающие
влияние на дозу.
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
3
МАГАТЭ
Число КT процедур в США
IMV Benchmark Report on CT, 2006
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
4
МАГАТЭ
Распределение КТ процедур
50,1 млн. в 2003 году
Whole Body Screening
0.20%
Upper
Extremities
Cardiac
1.00%
Virtual CT Colonography
0.40%
Other
0.80%
Vascular
4.19%
Lower Extremities
2.79%
Pelvic & Abdominal
30.94%
Guided Procedures
3.39%
Spine
6.99%
Head &
Neck
IMV Benchmark
Report on CT, 2004
Chest
15.97
Brain
21.76%
HCAP: ~70% of all CT procedures
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
5
МАГАТЭ
Введение
• Компьютерная томография (КТ) стала использоваться в
клинической практике с 1972 года и произвела революцию
в рентгенодиагностике, позволив получать высококачественные изображения поперечных сечений тела
• Другие ткани не накладываются на изображения
поперечных срезов
• Предложенная технология, в частности, улучшила
контрастную чувствительность при оценке изображений
мягких тканей; хотя требуемая для данного исследования
доза облучения весьма высока
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
6
МАГАТЭ
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
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
7
МАГАТЭ
КТ сканер
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
МАГАТЭ
Принцип спирального сканирования
• Геометрия сканирования
Рентгеновский
луч
Направление движения
пациента
• Постоянное получение данных при
движении стола
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
МАГАТЭ
Мультиспиральная КТ коллимация
Мультиспиральная КТ:
одновременное получение нескольких срезов
5 мм
2,5 мм
1 мм
0,5 мм
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
МАГАТЭ
Питч
• Расстояние между срезами определяется как
сдвиг стола минус номинальная толщина
среза. В спиральной КТ питч (шаг) является
отношением сдвига стола за полный оборот
трубки к номинальной толщине среза на оси
вращения. В клинической практике расстояние
между срезами обычно от 0 до 10 мм, а
питч между 1 и 2.
• Расстояние между срезами может быть отрицательным для сканирования с перекрытием, что
для спиральной КТ означает питч <1.
(EUR 16262: European Guidelines on Quality Criteria for CT)
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
11
МАГАТЭ
Питч для мультидетекторной
компьютерной томографии (MDCT)
питчпучка
питчдетектора
I
W
T
I

W
питчпучка 
I - сдвиг стола (мм/360о)
W – ширина пучка (мм)
I

Т
питчдетектор
N
I
*

 питч
N·T
T - ширина одного канала детектора (мм)
N - число активных каналов детектора
* IEC Part 2-44, 2003
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
12
МАГАТЭ
Типичные значения эффективнoй дозы
облучения при КT
КТ головы
1 - 2 мЗв
КТ грудной клетки
5 - 7 мЗв
КТ брюшной полости и таза 8 - 11 мЗв
Скрининг коронарного кальция
КТ ангиография сердца
1.5 - 5.0 мЗв
10 - 25 мЗв
Средний радиационный фон
в США в год ≈ 3,6 мЗв
Обычная рентгеногарфия легких ~ 0,1 - 0,2 мЗв
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
13
МАГАТЭ
Почему дозы при КТ
так высоки ?
• Чем быстрее время сканирования и тоньше срезы,
тем более высокий ток трубки необходим для
получения изображения хорошего качества
• При КТ сердца часто требуется сканирование со
значителным перекрытием полей (маленький
питч) для уменьшения артефактов движения
• Приводит к более высоким дозам облучения
пациента!
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
14
МАГАТЭ
Факторы, влияющие на дозы облучения
и качество изображения
•
•
•
•
•
•
•
Анодный ток (мА)
Время излучения трубки
Питч
мАс или эффективные мАс
Энергия пучка (кВ и фильтрация)
Толщина среза
Геометрическая эффективность
и эффективность детектора
• Фильтры пучка
• Алгоритмы реконструкции, ...
• Размер пациента
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
15
МАГАТЭ
Связь дозы и шума
2 мкР / кадр
Радиационная защита в кардиологии
15 мкР / кадр
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
24 мкР / кадр
16
МАГАТЭ
Влияние энергии рентгеновского
излучения
120 кВ
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
135 кВ
17
МАГАТЭ
Влияние питча на дозу облучения и на
качество изображения
P= 0.64
CTDI = 47.8 мГр
на 30% выше
Радиационная защита в кардиологии
P = 0.83
CTDI = 37 мГр
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
P = 1.48
CTDI = 20.6 мГр
на 45% ниже
18
МАГАТЭ
МАГАТЭ
Международное агентство по атомной энергии
Радиационные измерения
КТ дозиметрия
CTDI100
MSAD
CTDIw
CTDIvol
Эффективная
доза
DLP
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
20
МАГАТЭ
Экспериментальная установка
Электрометр Radcal 1015C, с КТ-ионизационной
камерой в фантоме туловища
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
21
МАГАТЭ
Типичное распределение дозы при КT
Туловище
32 см
Голова
100
16 см
100
100
100
100
100
50
100
100
100
Доза равномерно распределена по поверхности и
уменьшается к центру
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
22
МАГАТЭ
CTDIW
(Взвешенное значение доз облучения в центре и на периферии)
CTDIw=(2/3) CTDIпериф+(1/3) CTDIцентр
CTDIvol
(с учётом питча )
CTDIvol=(1/питч)CTDIw
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
23
МАГАТЭ
Произведение дозы на длину (DLP)
•Для определения дозы
облучения за всё исследование
•Включает число сканов и
длину сканирования
•DLP = CTDIvol (мГр) •
длину сканирования (см)
•Отображаются на мониторах
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
24
МАГАТЭ
Эффективные дозы для
разных исследований сердца
Процедура
Аппарат
Эфф. доза (мЗв)
Скрининг
коронарного
кальция
Электронно-лучевая КТ
1.0 - 1.3
Мультиспиральная КТ
1.5 - 6.2*
КТ
ангиография
сердца
Электронно-лучевая КТ
1.5 - 2.0*
Мультиспиральная КТ
6.7* - 25.0
ОФЭКТ сердца с Tc-99m или Tl-201
6.0 - 15.0
Коронарография
(только диагностика с рентгеноскопией)
2.1* - 6.0
Рентгенография легких
0.1
*Hunold P, et al., Radiology, 2003
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
25
МАГАТЭ
МАГАТЭ
Международное агентство по атомной энергии
Модуляция дозы
облучения при КТ
Последние достижения:
снижение дозы при КТ
Ослабление выше
Выше мА
• Ослабление пучка излучения
слабее в передне-задней (ПЗ)
и сильнее в боковой проекциях
Ослабление ниже
Ниже мА
• Однако, распределение КТ дозы равномерно
на поверхности и уменьшается радиально к центру
• Обсуждались различные пути для снижения дозы
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
27
МАГАТЭ
Методы снижения дозы
• Снижение дозы, основаное
на анатомии пациента
• Значение тока меньше в ПЗ
проекции и больше в боковых
200 mA
180 mA
150 mA
130 mA
150 mA
180 mA
210 mA
200 mA
170 mA
Методы
• Степень ослабления излучения в теле пациента измеряется во
время предварительного сканирования и ток трубки (мА)
изменяется для каждого оборота трубки (системы SmartmA1 и
Real AEC2 ) или «на лету» (Сare dose3)
• Возможно снижение дозы на 20-40%
1
Радиационная защита в кардиологии
GE, 2 Toshiba и
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
3
Siemens МСКТ
28
МАГАТЭ
Модуляция тока под контролем ЭКГ
• Ток трубки снижается в
фазе систолы и
увеличивается во время
диастолы
• До 45% снижение дозы
облучения *
*Jakobs, et.al. Euro Radiol, 2002
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
29
МАГАТЭ
Влияние модуляции дозы:
КТ грудной клетки
Radiation exposure with and without dose modulation
Sensation 64: Chest scan
3,500
Skin absorbed dose (mrad)
3,000
w/o dose modn
w dose modn
2,500
2,000
1,500
1,000
500
0
A5
D5
F5
H5
A15
Lateral position
D15
F15
H15
AP position
Dosimeter Location
Доза облучения: 16% увеличение в боковой,
25% уменьшение в ПЗ проекциях
*Mahesh, Kamel & Fishman, Evaluation of ‘CareDose’ on Siemens Sensation 64 MDCT
scanner
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
30
МАГАТЭ
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
31
МАГАТЭ
КТ с двумя трубками* (DSCT)
• Две рентгеновские трубки под
прямым углом
• Отдельная система детекторов
напротив каждой трубки
Tube A
• Объединением одной четверти
данных, полученных от двух
детекторов, можно получить
временное разрешение менее 100 мс
Tube B
*Siemens ‘Definition’ at Johns Hopkins, 2006
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
32
МАГАТЭ
Выводы
• Доза облучения при КТ исследованиях
выражается в величинах CTDIvol (мГр),
DLP(мГр·м) и эффективная доза E (мЗв).
• Увеличение числа КТ исследований является
поводом для беспокойства о лучевой нагрузке
на население
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
33
МАГАТЭ
Выводы
• Врачам, предписывающим или выполняющим КТ исследования сердца, следует
знать дозы облучения, связанные с различными протоколами, и они должны уметь
обосновать целесообразность КТ
исследования
• "Джин выпущен из бутылки, и сейчас
остается приручить его"
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
34
МАГАТЭ
Правильно или нет?
1. Типичные значения дозы облучения пациента
при КТ ангиографии сердца находятся в
диапазоне 1-2.5 мЗв.
2. Более короткое время сканирования и более
тонкие срезы требуют более высокий ток
трубки для поддержания хорошего качества
изображения.
3. Доза облучения пациента увеличивается при
увеличении питча (если все остальные
параметры остаются постоянными).
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
35
МАГАТЭ
Правильно или нет?
4. Когда доза облучения пациента при КT дается
как 500 мГр·см, это означает, что доза на коже
составляет 500 мГр.
5. При КТ ангиографии сердца, ток трубки,
синхронизованный с ЭКГ, снижается в фазе
систолы и увеличивается во время диастолы
Радиационная защита в кардиологии
Лекция 11: КТ сердца- дозы облучения, управление
дозами и практические вопросы
36
МАГАТЭ