IAEA International Atomic Energy Agency Parte 5b Manejo de la Dosis al Paciente OIEA Material de Entrenamiento PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN CARDIOLOGÍA

IAEAInternational Atomic Energy Agency

Parte 5b

Manejo de la Dosis al Paciente

OIEA Material de Entrenamiento

PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN CARDIOLOGÍA

IAEAParte 5b. Manejo de dosis al paciente 2

Factores que afectan la radiación al paciente

• Factores relacionados al procedimiento̶� Posicionamiento del receptor de imagen y la

fuente de rayos X, relativa al paciente̶� Orientación del haz y movimiento̶� Colimación̶� Modo de adquisición y fluoroscopia̶� Tasa de pulsos de fluoroscopia̶� Tasa de cuadros de adquisición̶� Tiempo total de fluoroscopia̶� Tiempo total adquisición


Posicionamiento del receptorde imagen y la fuente de rayos X,

relativa al paciente


El haz entrante al paciente es del orden de 100 veces mas intenso que el saliente

Solamente un porcentaje muy pequeño (del orden de ~1%) lo atraviesa para crear la imagen.

Reproducido con permiso de Wagner LK y Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX 2004.


La intensidad de los rayos X decrece rápidamente con la distancia a la fuente; por el contrario, la intensidad aumenta rápidamente con la cercanía a la fuente.

Ley del inverso del cuadrado

1 unidad de intensidad

4 unidadesde intensidad16 unidades

de intensidad64 unidadesde intensidad

70 cm

35 cm17.5 cm

8.8 cm


Receptor de imagen se comunica con el generador de rayos X → modula la producción de rayos X para lograr la penetración del sujeto apropiado por el haz de rayos X y el brillo de la imagen

Manejo de imagen y display

Transformador de alto voltaje

Controles primarios

Controles del operador

Operador

PedalEstabilizador eléctrico

Control automático de dosis

Controlador de energía

Receptor de imagen

Tubo de rayos X

Paciente


Manteniendo todas otras condiciones sin cambio, acercando el receptor de imagen al paciente reduce la tasa de la radiación a la salida del tubo y por lo tanto reduce la tasa de dosis en la piel.

Reproducido con permiso de Wagner LK, Houston, TX 2004

4 unidades de intensidad

Receptorde

imagen

Receptorde

imagen

Receptorde

imagen


Ley del inverso del cuadrado (1)



Receptorde

imagen

Receptorde

imagen

Receptorde

imagen



Lección: Mantener el intensificador de imagen lo mas cerca del paciente según lo permita el procedimiento


Distancia entre paciente y detector

1er posición: Larga distancia entre el paciente y el detector

2da posición: Poca distancia entre la paciente y el detector = baja dosis


Manteniendo todas otras condiciones sin cambio, acercando o alejando al paciente respecto al tubo de rayos X puede significativamente afectar la tasa de dosis en la piel

Lección: Mantener el tubo de rayos X a una distancia máxima practicable del paciente

Reproducido con permiso de Wagner LK, Houston, TX 2004.

16 unidades de intensidad64 unidades

de intensidad


2 unidadesde intensidad



Distancia entre la paciente y el fuente de rayos X

La intensidad o la dosis de la radiación emitido por el fuente del haz del rayos X disminuye con el cuadrado de su distancia a la fuente.

Dosis ¼: Si la distancia se duplica, cambia la dosis por un factor de 1/ (2 2 ).

Dosis 1/9: Si la distancia se triplica, cambia la dosis por un factor de 1 /(3 2).


Operador alto vs pequeño: ¿Consecuencia a la dosis al paciente?


Orientación del haz


El posicionamiento de la anatomía de interés en el isocentro permite una fácil reorientación del brazo arco en C, perohabitualmente fija la distancia de lafuente a la piel impidiendo cualquier posibilidad del cambio de la distancia fuente-piel.

Isocentro


Cuando se utiliza la técnica de isocentro, debe ubicarse el intensificador deimagen lo mascerca del paciente, como sea posible para ese procedimiento, para limitar la tasa de dosis de entrada a la superficie de la piel.

Isocentro


Lección: Reorientar el haz distribuye la dosis en otras áreas de la piel, y reduce riesgo en una sola zona


Esto es de especial importancia en angioplastia coronaria crónica de oclusión total


Lección: Reorientar el haz en pequeños incrementos puede llevar a tener áreas con superposición en los projecciones del haz generando gran acumulación de dosis en esas áreas (área roja). Buena colimación puede reducir este efecto.


Overlap areas in beam re-orientation


Conclusión:La orientación del haz es usualmente determinada y fijada según las necesidades clínicas. Reorientando el haz de forma practica a nuevas áreas de piel puede reducir el riesgo en piel. Áreas de superposición que permanecen después de la reorientación tienen un gran riesgo todavia que puede ser reducido con buena colimación.



Modos de imagen

Fluoroscopia, (cine) adquisición,

angiografía substracción digital


Influencia de modos de operación:de fluoroscopia de baja a cine, tasa de dosis secundaria puede aumentar en un factor de 10-15

Fluoroscopia vs. Adquisición por cine


Efecto del exposición en la calidad de imagen

Calidad de imagenRuido alto

Alta exposición

Muy bienÓptima

Baja exposición

Grado de exposición del receptor de imagen


¿Cual imagen es FLUOROSCOPÍA ,cual es ADQUISICIÓN?


Dosis de radiación

Calidad de imagen

Mejor calidad de imagen con mayor dosis de radiación llegando al receptor de imagen.

A cambio de: Mayor dosis al paciente!!


ALARA: As low as reasonably achievable

Tan bajo como sea posibleNo hay límite de seguridad conocido dela magnitud de la exposición a la radiación.

Pacientes

Personal profesional

Medicos


Siemens Axiom ArtisCine normal 20 cm PMMA

177 Gy/cuadro (entrada PMMA)

Siemens Axiom Artis, Fluoro baja dosis

20 cm PMMA13 Gy/cuadro (entrada

PMMA)


Establezca el modo predeterminado de fluoroscopia a BAJA

La dosis más baja de entrada necesarios para generar una imagen ÚTIL


Duración de fluoroscopia / Adquisición por cine

Es importante tener en cuenta: la DURACIÓN de fluoroscopia

fluoroscopia × 10-15 sec ~ cine × 1 sec

Influencia de modos de operación:de fluoroscopia de baja a modo de cine tasa de dosis secundaria puede aumentar en un factor de 10-15


Substracción digital de imagen (DSA)

• Se obtiene al restar una imagen de otra; de forma electrónica elimina información que es idéntica en 2 imágenes

• Substracción acentúa el ruido en las imágenes; este efecto es contrarrestado adquiriendo cada imagen en una tasa de dosis significativamente mayor (hasta 20x)

• Por lo general, los estudios que usan DSA utilizan una gran cantidad de dosis agregada que aquellos en que no


Fluoroscopía pulsada

IAEAParte 5b. Manejo de dosis al paciente

Antecedentes:

La imagen dinámica capta muchas imágenes fijas cada segundo y muestra estas imágenes fijas en el marco de la sucesión en tiempo real para producir la percepción de movimiento. Cómo estas imágenes son capturadas y visualizadas, se puede manipular para gestionar tanto la tasa de dosis para el paciente y la calidad de imagen dinámica. Captura de imagen estándar muestra 25 a 30 imágenes por segundo.

Fluoroscopía pulsada

30


Video clip:“LA AMI PTCA5” AVI file

Cada serie de angiografía consiste en múltiples imágenes sacadas en sucesiones rápidas


30 imágenes in 1 segundo

Rayos X

En una fluoroscopia convencional de haz continuo existe una apariencia inherente borrosa del movimiento debido que el tiempo de exposición de cada imagen tarda 1/30avo de segundo a 30 cuadros por segundo.

Flujo continua de rayos X produce imágenes borrosas en cada cuadro

Imágenes

Reproducido con permiso de Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX 2004.

Fluoroscopia continua


Cada pulso de rayos X que se muestra arriba, tiene una intensidad mayor que el modo continuo, pero tarda solamente 1/100avo de segundo; no se emiten rayos X entre pulsos; la dosis al paciente es la misma que la continua

Imágenes

La fluoroscopia pulsada produce una clara aparición del movimiento debido a que cada una de las 30 imágenes p/segundo es capturada en el pulso o toma instantánea (p.ej., 1/100avo de segundo).

Rayos X

30 imágenes 1 segundo


Fluoroscopia pulsada, sin reducción de dosis


Los rayos X son producidos durante pequeñas porciones de tiempo. Mientras más estrecho el pulso, más nítida la imagen.

Fluoroscopia pulsada


Controles de imágenes pulsadas:Mostrando 25 – 30 cuadros de imágenes por segundo es habitualmente adecuado para una transición de cuadro a cuadro para que parezca un movimiento suave (sin saltos). Esto es importante para el cine o la televisión comercial, pero no necesariamente se requiere para un procedimiento médico. Se pueden manejar la frecuencia de cuadros para obtener grandes reducciones de dosis acumulada.

Fluoroscopia pulsada


Clara apariencia de un movimiento capturando a 15 imágenes por segundo en modo pulsado. Dosis por pulso es la misma, pero solo la mitad de los pulsos se usaron, por lo tanto la dosis es reducida en un 50%. La apariencia de imágenes es ligeramente a saltos ya que solo se muestra la mitad de las imágenes por segundo

Imágenes

Rayos X

15 imágenes en 1 segundo


Fluoroscopia pulsada, reducción de dosis a 15 pulsos p/seg.


Fluoroscopia pulsada a 7.5 imágenes por segundo con solamente 25% de la dosis

Imágenes

Rayos X

Promedio 7.5 imágenes en 1 segundo


Fluoroscopia pulsada, la reducción de dosis a 7.5 pulsos p/seg.


La dosis por pulso se incrementa debido a que la intensidad y la

duración del pulso se incrementan. Dosis total incrementada.

Imágenes

Rayos X

15 imágenes en 1 segundo


Fluoroscopia pulsada, incremento dosis a 15 pulsos p/segundo


Lección

La fluoroscopia pulsada variable es una herramienta muy importante para el manejo de la dosis a los pacientes, pero el efecto real sobre la dosis puede ser que los niveles de dosis se aumenten, se reduzcan o se mantengan.

El efecto real debe ser determinado y medido por un físico cualificado (físico medico) para que esta fluoroscopia pulsada variable sea utilizada apropiadamente.

Fluoroscopia pulsada variable


Colimación


Colimación


Algo sobre colimación

¿Cómo influye la colimación?La colimación limita el haz de rayos X al área que selecciona el operador.

Reproducido con permiso de Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R.M. Partnership, Houston, TX 2004.

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Algo sobre colimación

¿Por qué es beneficioso reducir el campo de visión (FOV)?

1. Reduce el riesgo del efecto estocástico al paciente, al reducir el volumen irradiado

2. Reduce la radiación dispersa al receptor de imagen, mejorando el contraste de la imagen

3. Reduce el campo de radiación ambiental y por lo tanto la exposición del personal en la sala

4. Reduce la posibilidad de que se solapen los haces al cambiar la proyección el haz


Rayos X

Radiación Dispersa

Dos efectos no deseados:1. Fuente predominante de la exposición a las radiaciones del

personal del laboratorio;

Radiación dispersa (scattered radiation)


Reducción del contraste de la ímagen debido a la radiación dispersa

Radiación dispersa (scattered radiation)

Dos efectos no deseados:2. La radiación dispersa que sigue hacia adelante y alcanza el

receptor de imagen, disminuye la calidad de imagen


Colimación: Mejora en el contraste al reducir el tamaño del haz


LecciónReorientando el haz en pequeños incrementos puede dejar un área solapada por esas proyecciones, resultando en una gran acumulación en áreas solapadas (área roja en la diapositiva). Una buena colimación puede reducir este efecto.

Factores físicos y el desafío del control de la radiación



Colimación

Lo que la colimación no hacees reducir la dosis en la porción expuesta de la piel del paciente

En efecto, la dosis en el punto de entrada de la piel se incrementa a veces en un factor de 50% o similar, dependiendo de las condiciones y del control automático del equipo


• Factores relacionados al equipo̶� Capacidad de movimiento del arco en C, fuente

de rayos X, receptor de imagen̶� Tamaño de campo̶� Posición del colimador̶� Filtración de haz̶� Tasa de fluoroscopia pulsada y tasa de cuadros

de adquisición̶� Tasa de dosis de fluoroscopia y adquisición̶� Control de tasa de dosis automático incluyendo

opciones de manejo de energía del̶� Espectro de energía de los rayos X̶� Filtros de imagen del software̶� Mantenimiento preventivo y calibración̶� Control de calidad

Factores que afectan la radiación al paciente


Manejo de imagen y display Receptor de imagen

Tubo de rayos X

Transformador de alto voltaje


Controles primarios


Paciente

Operador

Pedal

Estabilizador eléctrico



Receptor de imagen se comunica con el generador de rayos X → modula la producción de rayos X para lograr la penetración del sujeto apropiado por el haz de rayos X y el brillo de la imagen

Manejo de imagen y display Receptor de imagen

Tubo de rayos X

Transformador de alto voltajeControles primarios


Paciente

Operador

Pedal


Estabilizador eléctrico



Tamaño de campo Receptor de imagen


Selección del equipo

Equipos de angiografía con diferentes tamaños de campo FOV (Field of View)

• Intensificador de imagen específico para cardiología (menor FOV, 23-25 cm) es más eficiente en cuanto a dosis que los sistemas combinados (mayor FOV)

• El intensificador de imagen más grande limita la capacidad de angular el haz (dificultad de obtener angulación sagital profunda)

23 cm.

32 cm.


La tasa de dosis depende del modo en que está el receptor de imagen: tamaño de campo activo o modo de magnificación

En general, la tasa de dosis a menudo AUMENTA a medida que la magnificación de la imagen aumenta


Tamaño de campo activo en intensificador de imagen

Dosis relativa de entrada al paciente

32 cm 100

22 cm 200

16 cm 300

11 cm 400


• Como varía la tasa de dosis con los diferentes tamaños de campo depende del diseño del equipo y debe ser verificado por un físico médico para incorporar adecuadamente su uso en los procedimientos

• Una regla es usar la menor magnificación necesaria para el procedimiento, pero no es aplicable para todos los equipos


Energía del haz, filtro & kVp


Contraste de imagen

No se genera objeto en la imagen

Se genera objeto en la imagen

Se genera la silueta del objeto, sin detalles internos


Efecto de la penetración del haz de rayos X sobre el contraste penetración del cuerpo, y la dosis


Energía del haz

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Photon Energy (keV)

Rel

ativ

e in

ten

sity

En general, cada sistema de rayos X produce un rango de energías.Mayor energía de los fotones mayor penetración de los tejidos.

Rayos X baja energíaalto contraste pero gran dosis en piel

Rayos X energía mediaalto contraste para yodo y dosis en piel moderada

Rayos de alta energíabajo contraste y poca dosis en piel

60


Energía del hazEl objetivo es conformar el espectro de energía del haz para el mejor contraste en la dosis más baja. Un espectro de mejora de la filtración con 0.2 mm de cobre está representado por los guiones:

Los rayos X de energía media son retenidos para lograr mejor calidad de imagen y dosis

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Photon Energy (keV)

Rel

ativ

e in

ten

sity

Bajo contraste, alta energía de los rayos X son reducidos por más bajo kVp

La filtración reduce los rayos X de baja energía y pobre penetración

Inte

nsi

dad

rel

ativ

a

Energía de foton

61


kVp (peak kilo Volt)

Energía del hazLos controles de kVp son generalmente ajustados por el sistema de acuerdo al tamaño del paciente y a las necesidades de la imagen

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Photon Energy (keV)

Rel

ativ

e in

ten

sity


Inte

nsi

dad

rel

ativ

a

Energía de foton

62


Comparación del espectro de la energía del foton producido a diferentes valores de kVp

(de “The Physical Principles of Medical Imagings, 2Ed”, Perry Sprawls)


Energía del haz - La filtración controla la parte de baja energía del espectro. Algunos sistemas tienen un filtro fijo no ajustable; otros un juego de filtros para diferentes requerimientos de la imagen

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Photon Energy (keV)

Rel

ativ

e in

ten

sity

Diseño de equipamiento fluoroscópico para un control apropiado de la radiación


64


Filtro


Filtros

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Photon Energy (keV)

Rel

ativ

e in

ten

sity

Espectro de energía del haz, antes y después de filtración de 0.2 mm de Cu. Tenga en cuenta la reducción en la intensidad y el cambio en las energías. Para recuperar la intensidad la corriente debe aumentar, lo que requiere tubo de rayos X especial.

Filtración – posible desventaja

Ventaja puede reducir la dosis en piel en un factor de > 2.

Desventaja reduce la intensidad total del haz por lo que necesita un tubo de rayos X que aguante trabajo pesado para producir radiación suficiente para penetrar los filtros y paciente

66


Si los filtros reducen la intensidad en exceso, la calidad de imagen se ve comprometida, por lo general en forma de aumento de desenfoque, aumento de movimiento o moteado cuántico excesivo (ruido de la imagen).

Lección: Para utilizar los filtros de manera óptima, los sistemas deben ser diseñados para producir intensidades de haz adecuado con opciones de filtro variable que dependerá del tamaño del paciente y la función de las imágenes.

Filtración – desventaja potencial

67


2 µR por cuadro 15 µR por cuadro 24 µR por cuadro

Dosis vs. ruido


0.25

2

6

10

14

Detector Dose [GY/s]

0.2 mm Cu-eq MRC

0.5 mm Cu-eq MRC

No Cu-eq Conventional

0.5 0.75 1

-50%

Same image quality

30cm water

Patient Dose[cGY/min]

Significante reducción de dosis al paciente manteniendo calidad de imagen al mismo nivel

Dosis eficiente y manejo de la calidad de imagen


Procedimientos multiples


Planificación del procedimiento

• Coronariografía diagnostica PTCA̶� ¿Mismo día?̶� ¿Otro día?

• PTCA de varios vasos̶� ¿Tratar todas las lesiones en un mismo

procedimiento?̶� ¿PTCA por partes?

• Restenosis, repetir procedimiento


“Fraccionar la dosis” en cardiología intervencional

• Reduce riesgo deterministicos̶� Pensarlo similar al riesgo de nefropatía por

el medio de contraste

• No tiene impacto importante en riesgo estocástico ( efecto acumulativo dosis)


Dosis

Efe

cto

Efectos deterministicos

CatarataInfertilidadEritema

Depilación

CáncerGenéticoProb dosis

Estocástico


Rayos X

Radiación Dispersa

Las medidas para reducir la dosis al paciente también reducen la dosis al personal


Responder: Verdadero o Falso

1. Cuanto mayor sea el kVp, mayor es la energía de los fotones de rayos X, y el contraste en la imagen de rayos X.

2. Para la adquisición en angiografía con intensificador de imagen, siempre es mejor utilizar mayor magnificación, porque se pueden visualizar más detalles.


3. Para evitar daño físico a los pacientes, y para facilitar el movimiento del brazo-C, es recomendable mantener el receptor de imagen lo más lejos del paciente como sea posible.

4. Para un paciente con enfermedad a tres vasos. Realizar la angioplastias en un solo procedimiento aumenta el riesgo de daños por efectos deterministicos de radiación



5. La radiación dispersa no tiene impacto en la calidad de imagen

6. La camilla debe mantenerse lo más cerca posible de la fuente de rayos X

7. Mantener la misma intensidad del pulso, y reducir de la frecuencia del pulso fluoroscopia 30 a 15 pulsos / seg. reducirá la dosis de radiación al paciente en un 50%.


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