I livelli diagnostici di riferimento. Valutazione strumentale dei LDR

Ospedale
di Circolo
Fondazione
Macchi
I livelli diagnostici di
riferimento.
Valutazione strumentale
dei LDR
Dr.ssa Carla Bianchi
Servizio di Fisica Sanitaria - Ospedale di Circolo

RADIOPROTEZIONE DEL PAZIENTE
IN RADIODIAGNOSTICA
• GIUSTIFICAZIONE, OTTIMIZZAZIONE
• PREVENZIONE DEGLI EFFETTI DETERMINISTICI ( graduati)
• RIDUZIONE DELLA PROBABILITA’ DI ACCADIMENTO DEGLI
EFFETTI STOCASTICI ( somatici ed ereditari )
• RIDUZIONE DELLA DOSE EFFICACE INDIVIDUALE E
COLLETTIVA
Negli esami radiografici e negli esami di TC non vengono mai raggiunte raggiunte
le
dosi soglia per effetti deterministici; negli esami fluoroscopici e nelle
procedure di tipo interventistico effetti deterministici anche gravi gravi
sono
descritti nella letteratura.

Il D. Lgs 187/2000 agli articoli 3 e 4,
definisce i due principi fondamentali a
cui devono soddisfare le esposizioni
mediche: il principio di giustificazione
e il principio di ottimizzazione

Intervalli di dose
d’ingresso misurati
per la proiezione
laterale del rachide
lombare in
un’indagine
promossa dalla
Commissione
Europea in 30
ospedali europei

Strumenti per l’ottimizzazione dell’Esposizione

D. Lgs 26 maggio 2000, n. 187
Art. 4 - Principio di ottimizzazione
3. Ai fini dell’ottimizzazione degli esami radiodiagnostici si
deve tener conto del livelli diagnostici di riferimento
(LDR) secondo le linee guida nell’allegato II
ALLEGATO II - LDR: Linea guida
Scopo di queste linee guida è la definizione di livelli diagnostici da
usare come riferimento (LDR) nei programmi di assicurazione di
qualità in radiodiagnostica e medicina nucleare.
I LDR vanno intesi come strumenti di lavoro per ottimizzare le
prestazioni. Sono grandezze facilmente misurabili e/o calcolabili e
tipiche per ogni procedura radiodiagnostica.

Art. 4 - Principio di ottimizzazione (2)
ALLEGATO II
Il responsabile dell’impianto radiologico è tenuto, per le
prestazioni per le quali sono stati definiti i LDR e per
ogni apparecchiatura e procedura definita, a
promuovere, con periodicità biennale la verifica dei
livelli diagnostici nelle varie procedure ed annotarne il
risultato su apposito registro ( Art. 6 - Procedure )
Le verifiche, devono essere effettuate, su richiesta del
responsabile delle apparecchiature, dal fisico
specialista seguendo le modalità indicate dai documenti
della Commissione Europea EUR 16260, EUR 16261, EUR
16262 ed EUR 16263 , e successive modifiche e
integrazioni.
D. Lgs 26 maggio 2000, n. 187

D.Lgs. 187/00
Definizioni
Dose assorbita: il quoziente dell’energia impartita dalla radiazione
ionizzante alla materia di un elemento di volume infinitesimamente
piccolo divisa per la massa della materia in questo elemento di volume
(ICRU 1980)
Dose di radiazione: un termine generico per una varietà di quantità
correlate con la dose assorbita, e inclusa la stessa, come il kerma in
aria, la dose all’entrata, la dose all’uscita , ecc…
Dose superficiale in entrata (ESD): la dose assorbita in aria,
incluso il contributo della retrodiffusione, misurato in un punto della
superficie in entrata di un oggetto specificato (paziente o fantoccio)
N.B. : nella Tabella A dell’Allegato 2 si parla di dose d’ingresso
(mGy), riferita alla superficie del fantoccio

Requisiti per la dose al paziente
valori di riferimento dell’osservabile dosimetrica di
interesse in grado di garantire il rispetto dei LDR.
i requisiti dosimetrici sono riferiti a pz standard, a pz di
5 anni nel caso dell’età pediatrica
le osservabili dosimetriche da adottarsi in Radiologia
Generale
• DAP (Dose Area Product)
• ESD (Entrance Surface Dose)
• ESAK (Entrance Surface Air Kerma)

• DAP (Dose Area Product) integrale della dose in
aria sull’area del fascio in un piano perpendicolare
all’asse del fascio
DAP = Dose x area della superficie del rivelatore ( Gy*cm 2 )

• ESAK (Entrance ( Entrance Surface Air Kerma): Kerma):
Kerma in aria,
dose in un punto della superficie di ingresso del fascio
di radiazione nel paziente/fantoccio, misurato in aria
libera e senza retrodiffusione
• Unità di misura : gray (Gy)
• mediante la conoscenza del rendimento in aria misurato con
camera di ionizzazione, la conoscenza dei fattori di
esposizione e la relazione
ESAK= K air (SDD/SSD) 2
SDD = source-detector distance
SSD = skin-source distance

Kerma
(Kinetic energy relased in matter) matter
La cessione di energia alla materia da parte dei
quanti avviene in due fasi:
1. i quanti trasferiscono energia alla radiazione
corpuscolare
2. gli elettroni messi in moto dissipano questa
energia in collisioni
In radiologia , in protezionistica ha molto più pi interesse
l’energia energia trasferita dal fascio alle particelle cariche
secondarie (1)
Somma delle energie cinetiche iniziali di tutte le particelle cariche prodotte da
particelle indirettamente ionizzanti in un dato volume di massa m

ESAK – set-up per la misura

• ESD (Entrance Surface Dose) dose in un punto della
superficie di ingresso del fascio di radiazione nel paziente
Dose incidente + dose diffusa dal corpo

Dose superficiale in entrata (ESD)
(Entrance Surface Dose)
• Kerma in aria, misurato “in in aria non libera” libera alla
superficie di ingresso del fascio di radiazione nel
paziente/fantoccio (comprendente quindi il
contributo della retrodiffusione )
• Unità di misura : gray (Gy)
ESD = ESAK x BSF
( BSF = Back-scatter
Back scatter factor)
factor

BSF = Back-scatter
Back scatter factor
Fattore di
retrodiffusione
=
(Dose in un punto della superficie
del mezzo irraggiato )
(Dose nello stesso punto in assenza
di mezzo )
• BSF dipende dall’energia del fascio : presenta un massimo
intorno ai 60 keV di energia equivalente ed aumenta
con l’area del campo
• BSF è tanto meno importante quanto è maggiore il numero
atomico dell’assorbitore
• BSF =
1.35 ( RX – diagnostica)
1.09 (mammografia)

LDR nelle pratiche radiodiagnostiche mediche: mediche
Livelli di dose, per esami tipici per pazienti di
corporatura standard o fantocci standard, per tipi di
attrezzatura che, normalmente, non dovrebbero
essere superati
GRANDEZZE DI RIFERIMENTO
RX diagnostica: ESD (mGy ( mGy)
TC : CTDI w (mGy mGy)
DLP (mGy ( mGy x cm)

La Tabella A dell’Allegato dell Allegato II del D.Lgs. 187/00 riporta
valori dei LDR per esami radiografici più pi comuni e per esami
di TC ma non per gli esami fluoroscopici e per le procedure
di radiologia interventistica
TABELLA A : Radiodiagnostica

TABELLA A : Radiodiagnostica

Verifica del rispetto dei LDR
Misura della dose di ingresso del fascio alla superficie
del paziente, ESD (mGy ( mGy)
valutazione “diretta” per mezzo di misure eseguite “in vivo” con
dosimetri (TLD , DIODI, FILM) applicati sulla cute
valutazione “indiretta” per mezzo di misure di Kerma in aria (K a
mGy/mAs) , valutazione dei rendimenti delle apparecchiature
utilizzate nelle condizioni operative (kVp, mAs e distanze) e dei
fattori di backscattering
attraverso l’impiego del misuratore DAP
•ESAK=DAP (1/S) S=superficie irradiata della cute del pz

Valutazione “diretta” o “quasi” di ESD
valutazione “diretta”: i dosimetri (TLD,film,diodi..)
opportunamente tarati, devono essere posizionati sulla
superficie del paziente, in corrispondenza dell’asse del
fascio RX per un campione statisticamente significativo di
pazienti (almeno 10 con peso compreso tra 67 e 73 Kg ) per
ogni tipo di esame e per ogni apparecchiatura
valutazione “quasi diretta” per mezzo di misure di Kerma
in aria (K a mGy/mAs) eseguite “ in vivo” con camera
trasmissiva di nuova concezione che misura
contemporaneamente DAP (mGy cm 2 ) e K a (mGy)

misura ESD su fantoccio antropomorfo
in esami “tradizionali”
RIVELATORI : camere a ionizzazione – diodi – TLD - film

TLD
Dosimetri termoluminescenti
LiF
Dimensioni 3x3x1 mm – tipo “ribbon”

DIODI
Rivelatori a semiconduttore
Silicio

Determinazione della ESD
a partire da dati/misure in aria libera
Rendimento R del tubo
radiogeno : mGy m 2 mAs -1
Camera a trasmissione
(KAP/DAP mGy cm 2 )
Camera a ionizzazione
cilindrica/piatta (lettura M)
Diodi – TLD - FILM

ESD – set-up per la misura

misura ESD su fantoccio antropomorfo
in esami “tradizionali”
RIVELATORI : camere a ionizzazione – diodi – TLD - film

misure ESD in MAMMOGRAFIA

Valutazione “indiretta” di ESD
Misura di rendimento
R (kV,mAs)
Compilazione questionario
Procedure tecniche per ogni
pratica e per ogni apparecchiatura
kV, ms, mA, DFF, dimensioni campo
Tabelle con spessori paziente
Fattore correzione per la distanza d 2
Fattore correttivo backscatter B
ESD
ESD=R(kV)·mAs·d 2 ·B

Rendimento ( µGy/mAs )
Rendimento (output)
R = K ( mAs kV n )/d 2
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Output = C x kV n
y = 0,0119x 2,0007
R 2 = 0,9889
0 20 40 60 80 100 120
Tensione (kv)
100 cm

Rendimento (output)
R = K ( mAs kV n )/d 2
100 cm

Esempio modulo raccolta dati
Unità operativa : radiodiagnostica I
Sala radiologica : 2
Apparecchio: pensile …….
Esame : torace
spessore DFF Tensione
proiezione tecnico peso età (cm) (cm) (kV) mAs
AP pippo 85 57 35 220 75 5,12
LAT pippo 85 57 40 220 95 5,12

Esempio di valutazione ESD
Rendimento a 75 kV : 67 µGy/mAs a 1 m
Rendimento a 95 kV : 108 µGy/mAs a 1 m
Torace proiezione PA ( DFP= 220-10-30=180 cm)
ESD= 67 µGy/mAs x (100/180) 2 x 5.12 x 1.35 x 10 -3 =0.14 mGy
Torace proiezione LL ( DFP= 220-10-40=170 cm)
ESD= 108 µGy/mAs x (100/170) 2 x 5.12 x 1.35 x 10 -3 =0.26 mGy
spessore DFF Tensione uGy/mAs Kin Din
proiez tecnico peso età (cm) (cm) (kV) mAs 1m (mGy) (mGy)
PA pippo 85 57 30 220 75 5,12 67 0,11 0,14
LAT pippo 85 57 40 220 95 5,12 108 0,19 0,26
mGy
mGy

La Tomografia Tomografia Assiale
Computerizzata
Computerizzata

Requisiti per la dose al paziente
valori di riferimento dell’osservabile dosimetrica di
interesse in grado di garantire il rispetto dei LDR.
le osservabili dosimetriche da adottarsi in
Tomografia Computerizzata
CTDI (Computed Tomography Dose Index)
CTDI W (CTDI pesato )
DLP ( Dose Length Product )

CTDI
(Computed Computed Tomography Dose Index )
Integrale lungo una linea parallela all’asse all asse di rotazione
(z) del gantry del profilo di dose D(z) per un singolo
strato, strato,
misurato in aria libera o in fantoccio, diviso
per lo spessore nominale T dello strato. In pratica è
conveniente usare una camera a ionizzazione con
lunghezza del volume sensibile pari a 100 mm, al fine
di ottenere una misura diretta del CTDI 100
CTDI
=
z2
D(
z)
dz
∫ N ⋅T
z1
N=1 tomografi a singolo strato
(mGy)

FANTOCCI PER LA MISURA DEL CTDI IN T.C.

CAMERA A IONIZZAZIONE tipo “pencil pencil”

CTDI w PESATO
(weighted weighted)
(mGy)

CTDI w PESATO
(weighted weighted)
È la media di almeno 4 misure alla
periferia del fantoccio (posizioni ore
3,6,9,12)

CTDI100 100
FANTOCCI PER LA MISURA DEL CTDI
con camera tipo “pencil pencil” inserita
alla periferia

CTDI100 100
FANTOCCI PER LA MISURA DEL CTDI
con camera tipo “pencil pencil” inserita
al centro

DLP ( mGy x cm )
(Dose Length Product)
Product
(mGy cm)

• Addome
• Torace
• Testa
• Pelvi
LDR Tomografia Computerizzata
ESAMI: CTDIw(mGy) DLP (mGy cm)
35
30
60
35
800
650
1050
600
D. Lgs 26 maggio 2000, n. 187

AGGIORNAMENTO DEI LDR

MultiSlice CT-MSCT CT MSCT
La definizione degli indici dosimetrici non tengono
conto di cosa succeda quando la scansione è spirale
CTDI w è per una singola scansione assiale, non
prevede correzione per il valore di pitch
CTDI vol
CTDI w corretto per il pitch
CTDI vol = CTDI w /pitch

PITCH FACTOR

PITCH FACTOR
Il problema della definizione di Pitch in MSCT
• In single Slice:
P =
Dove:
– d = spostamento del lettino in mm / 360°
– T = spessore di collimazione
• In Multislice: [IEC 1999]
P
=
Dove
– d = spostamento del lettino in mm / 360°
– N = numero di strati acquisiti simultaneamente
– T = spessore di strato nominale
d
T
d
N ⋅T

Esiste un problema operativo:
La verifica degli LDR richiede la misura del CTDI w ,
mentre il valore di dose assorbita è più correttamente
il valore di CTDI vol, i due valori possono essere
diversi !!

Indici Dosimetrici
• Misura di un “indicatore” di Dose:
– CTDI
– MSAD (Multiple Scan Average Dose)
– DLP
Il più adatto a caratterizzare in termini
dosimetrici un tomografo multistrato è il DLP,
il CTDI può andare bene, a patto di utilizzare
alcune cautele nella procedura di misura, che
per una MSCT dovrebbe differire leggermente
da quella per un tomografo convenzionale

Una sequenza di acquisizione, quindi un’ indagine
diagnostica con un tomografo multistrato è
caratterizzata in termini dosimetrici dal DLP
DLP = CTDI vol x lunghezza scansione
DLP = CTDI w x lunghezza scansione /pitch
• La verifica degli LDR comprende la stima del
valore di DLP che assume il significato di dose
integrale

Considerazioni dosimetriche:
la Dose Assorbita dal paziente a causa di un esame
MSCT è maggiore (doppia) di quella che si avrebbe con
CT convenzionale !
la Dose Assorbita è più elevata a causa del fascio di
maggiori dimensioni lungo l’asse z e a causa del fatto che
il fascio deve avere dimensioni maggiori dello spessore
nominale di scansione ( per garantire omogeneità del
fascio stesso all’interno della zona di scansione)
gli indicatori di Dose utilizzati in CT convenzionale
possono essere ancora validi a patto che si ridefiniscano
le procedure ed i metodi di misura

Considerazioni dosimetriche:
utilizzando il metodo del CTDI che è l’integrale del
profilo di dose lungo z, con una camera a ionizzazione di
10 cmm (CTDI 100) può causare una sottostima pari a circa
il 20% al centro del fantoccio corpo e al 10% al centro
del fantoccio testa !!! (Dixon-Med. Phys. 30 (6), 1272-1281
(2003))
metodi alternativi:
camere a ionizzazione più lunghe ( 15 cm)
camere piccole e scansioni lunghe (15 cm)

STIMA DELLA DOSE EFFICACE IN TC
Esistono programmi ( software) che sulla base di:
• valore del CTDI 100
• caratteristiche geometriche della scansione
• fattori peso ICRP 60
Metodi Monte Carlo
simulazione interazione raggi X su fantocci
coefficienti

stima “rapida” della dose efficace
E eff = E dlp x DLP (mSv)
DLP valore della sezione corporea oggetto di esame
E dlp dose efficace normalizzata specifica per
la regione esaminata (mSv x mGy -1 x cm –1 )

Valori medi dei coefficienti
E DLP ( mSv mGy -1 cm -1 )
( da European Guidelines on quality Criteria for Computed
Tomography, EUR 16262 EN , 1999 )

DOSE EFFICACE IN ESAMI TC IN ITALIA

NELLE PROCEDURE DI MEDICINA NUCLEARE i LDR
corrispondono all’ATTIVITA’ SOMMINISTRATA (A)
ADDENDUM ALLA TABELLA B
1) I LDR si riferiscono a persona adulta, con massa
corporea non inferiore ai 60 Kg, presumibilmente
esente da alterazioni rilevanti del metabolismo e/o
eliminazione dei radiofarmaci.
2) Si raccomanda qualora sia possibile senza
compromettere la qualità dell’informazione
diagnostica, di contenere le attività somministrate al
di sotto dei LDR

Esame radiofarmaco LDR (MBq)

Esame radiofarmaco LDR (MBq)

ADDENDUM ALLA TABELLA B
4) In caso di massa corporea minore di 60 Kg e in
particolare nei bambini si raccomanda di ridurre
l'attività somministrata secondo il seguente
schema (EANM):

Massa
Corporea
Kg
%
dell'attività
somministrata
all'adulto
Massa
Corporea
Kg
%
dell'attività
somministrata
all'adulto
Massa
corporea
3 10 22 50 42 78
4 14 24 53 44 80
6 19 26 56 46 82
8 23 28 58 48 85
10 27 30 62 50 88
12 32 32 65 52-54 90
14 36 34 68 56-58 95
16 40 36 71 60-70 100
18 44 38 73
20 48 40 76
Kg
% dell'attività
somministrata
all'adulto
5) Per i seguenti radiofarmaci è comunque necessario per non
pregiudicare l'informazione diagnostica che, anche nei bambini, le
quantità radioattive somministrate non vengano ridotte al di sotto dei
livelli minimi qui indicati in MBq: 67 Ga:10; 123 I-ioduro (tiroideo): 3; 123 Ihippuran:
10; 123 I-MIBG: 35; 99m Tc-colloidi (fegato): 15; 99m Tc -colloidi
(midollo osseo): 20; 99m Tc -DTPA (rene): 20; 99m Tc -DMSA: 15; 99m Tc -
difosfonati: 40; 99m Tc -IDA: 20; 99m Tc -HMPAO: 100; 99m Tc -leucociti:
40; 99m Tc -MAA: 10; 99m Tc -pertecnetato (divert. di Meckel): 20; 99m Tc
-pertecnetato (tiroide): 10; 99m Tc-emazie (blood pool): 80.

Grazie !