TC delle arterie coronarie: dosimetria 5 mSv TC delle arterie coronarie: dosimetria Dr. G. Zatelli Fisica Sanitaria giovanna.zatelli@asf.toscana.it

Dosimetria? radiazioni ionizzanti? rischio da radiazioni ionizzanti? Di che cosa parliamo? Dosimetria? radiazioni ionizzanti? rischio da radiazioni ionizzanti?

Il rischio connesso con l’uso delle radiazioni ionizzanti è di interesse nella CT cardiaca “Risks, such as radiation exposure and contrast adverse effects, should be considered.” * JACC, October 2006

La dose di radiazione può diventare un limite all’utilizzo della CT “Radiation exposure remains a limitation of the widespread use of multislice computed tomography” * Am J Cardiol 2007 ; 99 : 325-28

Pertanto occorre applicare il principio di giustificazione Bilancia da Willem Jacob 's Gravesande Firenze Istituto e Museo di Storia della Scienza Occorre stabilire un corretto equilibrio tra: rischio e beneficio

rischio e beneficio MA..... Quale rischio? Quale beneficio? Il rischio è la probabilità che si verifichino eventi che producano danni a persone o cose, per effetto di una fonte . Esso è definito dal prodotto della frequenza di accadimento e della gravità delle conseguenze. (definizione di WIKIPEDIA) beneficio: utilità, vantaggio (definizione vocabolario zingarelli)

rischio e beneficio MA..... beneficio rischio Appropriatezza dell’indagine Legato agli aspetti dosimetrici Legato agli aspetti dosimetrici

Come introdurre il rischio legato all’uso delle radiazioni ionizzanti? La natura probabilistica degli effetti nocivi delle radiazioni rende di fatto impossibile stabilire una chiara distinzione tra ciò che è “sicuro” e ciò che è “dannoso” . L’approccio correntemente intrapreso è quello di restringere l’esposizioni a radiazioni ionizzanti in modo che il rischio residuo associato costituisca un minimo componente dello spettro di rischi a cui la popolazione è soggetta durante l’intera vita

Il rischio da radiazioni in prospettiva Fonte: sito Internet dell’Università del Michigan

Il rischio da radiazioni in prospettiva Causa Stima di rischio di insorgenza di tumore letali o di morte ogni 1000 individui esposti “Dose efficace” da radiazioni ionizzanti pari a 10 mSv (TC delle coronarie) 2.5 Esposizione al radon nella case di civile abitazione (dati US) valori medi di concentrazione 3 Esposizione al radon nella case di civile abitazione (dati US) valori alti di concentrazione 10 Incidenti stradali 11.9 Esposizione al fumo passivo (bassa esposizione) 4 Essere sposato/a con un fumatore/rice Fonte: sito Internet dell’Università del Michigan

Come stabilire gli effetti delle radiazioni ionizzanti? EPIDEMIOLOGIA STATISTICA GENETICA RADIOBIOLOGIA

Coefficienti di rischio per cancro fatale a parità di esposizione

Esempi di stime di rischio

Dose assorbita e rischio Dose all’organo mGy*frazione irradiata

Definizioni di dose Dose assorbita - energia media assorbita per unità di massa (mGy) Dose all’organo - energia media assorbita dall’organo (mGy) Dose Efficace - rischio da radiazione per il paziente (mSv)

Viene definita secondo la seguente formula: Unità di misura Dose efficace (E): somma delle dosi equivalenti nei diversi organi o tessuti, ponderate nel modo indicato nei provvedimenti di applicazione, l’unità di dose efficace è il sievert (Sv) Viene definita secondo la seguente formula: Dove wT è il fattore di peso per il tessuto T e dipende dalla radiosensibilità del tessuto, HT è la dose equivalente assorbita dal tessuto T E=T wT HT

Fattori di ponderazione wT per i diversi organi o tessuti Tessuto o organo wT (1977) wT(oggi) wT (proposti) Gonadi 0,25 0,20 0.08 Midollo osseo (rosso) 0,12 0,12 0,12 Colon 0,12 0,12 Polmone 0,12 0,12 0,12 Stomaco 0,12 0,12 Mammelle 0,15 0,05 0,12 Vescica 0,05 0,04 Fegato 0,05 0,04 Esofago 0,05 0,04 Tiroide 0,03 0,05 0,04 Pelle 0,01 0,01 Superficie ossea 0,03 0,01 0,01 Cervello, Ghiandole Salivari, 0,01 Rimanenti organi o tessuti 0,30 0,05 0,12 Totale = 1

Dose Efficace E Per stimare il rischio da radiazione per il paziente Calcolare le dosi equivalenti agli organi (HT) HT=Dose assorbita dall’organo * fattore di qualità Applicare alle dosi fattori di peso (WT)per gli organi WT da ICRP 60 Dose Efficace =somma di tutte le dosi agli organi per fattori di peso E=WTxHT

Approximate mean doses relevant to societal low-dose radiation exposures and to low-dose radiation risk estimation

Dosimetria in CT Dose assorbita: - dose localizzata (mGy) Dose all’organo: - dose localizzata mediata sull’organo (mGy) Dose efficace: - somma di tutte le dosi mediate sugli organi modificate per i fattori di sensibilità alla radiazione dei tessuti, è una misura del ‘rischio’ (Sievert)

Quale descrittore di dose per la per la TC ?

Computed Tomography Dose Index (CTDI) PMMA phantoms (32 cm, 16) CTDI: Absorbed Dose (mGy) CTDI are measured on a 100 mm thick phantom section McNitt-Gray MF, RadioGraphics 2002; 22:1541–1553,

DLP DLP = CTDI x L L This side outlines possible improvements enabled by Freeze frame

Misura della dose efficace con il DLP E = f x DLP

Overall and World Regional Radiation Dose of Cardiac Computed Tomography Angiographies Hausleiter, J. et al. JAMA 2009;301:500-507. Copyright restrictions may apply.

Descrittori di dose in CT - dose assorbita - misurata su una singola slice, che rappresenta la dose localizzata in esami con più slice CTDI100,w (mGy) CTDIvol (mGy) DLP (mGy cm) - dose all’organo - CTDI100 mediato sul piano di scansione e sull’asse z - dose efficace proporzionale a DLP - dose media per la lunghezza irradiata

Effetto sui parametri di scansione La dose al paziente cambia con… la lunghezza di scansione? Lo spessore della slice? mA e kV? Quale dose cambia? Dose agli organi, CTDIW Dose efficace, DLP

Sistemi automatici per ottimizzare i mAs X Constant dose X, Y – changing mA w/in a slice Z – changing mA along patient X, Y, Z – 3D mA modulation Y Z Prospective 3D dose modulation From single low dose scout Automatically changes mA Along patient Within a slice DECREASING DOSE LightSpeed Pro16 continues GE tradition of the introduction of new dose reduction features. Three dimensional dose modulation automatically adjusts the mA as you scan along the patient (z-direction) and also adjusts mA within a slice (x,y direction). The top graph shows what happens if there is NO modulation (I.e. constant dose) The second graph shows x,y modulation where the mA is varied as you scan around the patient The third graph shows the variation of mA in the z-direction…along the patient. Combining x, y, and z modulation provides the complete solution Dose reduction of up to 40% compared to a system with NO modulation. Up to 40% Dose Reduction with Three Dimensional Modulation

Central dose reduced up to 20% Peak surface dose reduced up to 40% AP Scout Example: LAT attenuation much greater than AP 50% mA Reduction Possible LAT Scout peak mA 300 mA Average mA Actual mA 150 mA Tube Position During Scan RLA PA LLA AP Central dose reduced up to 20% Peak surface dose reduced up to 40%

Sistemi automatici per ottimizzare i mAs Patients have different size… Same IQ level 150 mA? 200 mA ? 250 mA? 300 mA?

Sistemi automatici per ottimizzare i mAs Saved mAs & dose Same IQ level 100 mA 170 mA 220 mA 210 mA

Site-Specific and System-Specific Radiation Dose of Cardiac Computed Tomography Angiographies for the 50 Participating Study Sites Hausleiter, J. et al. JAMA 2009;301:500-507. Copyright restrictions may apply.

Impact of different scanning protocols for cardiac CT angiographies on effective dose estimates (A), signal-to-noise ratio (B), image noise (C), and relative frequency of coronary segments with good (solid bars) and limited (hatched bars) diagnostic image quality for detection of stenosis with 16- and 64-slice CT systems (D) Hausleiter, J. et al. Circulation 2006;113:1305-1310 Copyright ©2006 American Heart Association

Valori dosimetrici di riferimento in diverse metodiche diagnostiche

Grazie per l’attenzione