Cristian Candela Juan Servicio Radioterapia - Hospital Universitari i Politècnic La Fe
14 de marzo de 2014
Optimización de la dosis de radiación y calidad en imagen médica
Dosis de radiación en TC Influencia del descentrado del paciente en la
distribución de dosis Dosimetría en Medicina Nuclear
Dosis
Evaluación objetiva de la calidad de la imagen
Calidad de imagen
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Nuestro objetivo:
Evaluar la dosis recibida por el paciente
Pero…
¿qué dosis?
¿con qué finalidad? -¿comparar unos equipos con otros? -¿comparar una técnica con otra? -¿verdadera dosimetría individualizada?
- ¿dosis absorbida promedio? - ¿dosis equivalente en órganos? - ¿dosis efectiva? …
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Si la finalidad es comparar…
… un equipo con otro o una técnica de disparo con otra:
Problema resuelto:
CTDIvol
Dosis a órganos en maniquí estándar y… … dosis efectiva en maniquí estándar
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CTDIvol (CT Dose Index Volume)
Indicador de la dosis absorbida promedio en el volumen irradiado de un maniquí de 32 cm o 16 cm de diámetro.
Es función de: kVp, filtro pajarita, colimación, tiempo de rotación y mAs promedio.
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CTDIvol (CT Dose Index Volume)
Sin embargo, no da información de la dosis a un individuo:
CTDIvol es el mismo, pero la dosis en paciente pequeño es mayor.
CTDIvol es menor en paciente pequeño, pero las dosis son aprox. iguales.
Ejemplo de: Michael McNitt-Gray : Presentación: AAPM 2011: Assessing radiation dose: how to do it right. 6
Dosis efectiva en maniquí estándar
Opción 1:
CTDIvol
(16 o 32 cm) DLP
Dosis efectiva
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OJO: ¡La dosis efectiva no está definida para uso individual!
Opción 2: Dosis a órganos a partir de datos pre-tabulados:
• CT Imaging • ImPact • CT-Expo
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Estos 2 métodos no ofrecen una buena estimación de dosis efectiva cuando…
El paciente difiere del maniquí de 32 o 16 cm. Hay modulación de dosis.
Phys. Med. Biol. 59; R129-R150 (2014)
Dosis efectiva en maniquí estándar
Problema planteado, pero con limitaciones:
SSDE Dosis a órganos en varios maniquíes de ref. Simulaciones Monte Carlo
Si la finalidad es una verdadera dosimetría individualizada:
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Permite estimar la dosis en el centro de un CT (TG-204 de AAPM)
SSDE (Size-Specific Dose Estimates)
NO puede usarse para la medida de dosis a órganos y, por lo tanto, no puede ser utilizado para calcular dosis efectiva.
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Cálculo Monte Carlo (gold standard)
Se ha reportado que el tiempo de estas simulaciones se puede reducir hasta unos ¡2 minutos! (utilizando clusters de GPUs) (Med. Phys. 36; 2985-96 (2012)).
Permite obtener la dosis absorbida en cada vóxel. Combinando los vóxeles que forman un mismo órgano se obtiene la dosis absorbida en cada órgano. Es necesario conocer la fluencia del haz de radiación y, de los datos en bruto, los mAs para cada ángulo de rotación y z.
(Presentación RSNA)
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Cálculo Monte Carlo
Phys. Med. Biol. 59; R129-R150 (2014)
Xiang Li (2010) Thesis: Radiation dose and diagnostic accuracy in pediatric computed tomography.
Las distribuciones de dosis no son nada uniformes 13
Cálculo Monte Carlo
ImpactMC http://www.ct-imaging.de/en
Limitaciones: La segmentación de órganos es manual. 14
¿Merece la pena el esfuerzo?
Modulación de dosis según radiosensibilidad de los órganos. Poder llevar a cabo estudios epidemiológicos más precisos
que permitan llegar a validar el modelo LNT, actualmente en
discusión (Candela-Juan et al. Eur. Radiol. 24;649-656 (2014) ).
Una verdadera dosimetría individualizada permitiría…
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Líneas de investigación
Segmentación automática de órganos Cálculo MC de dosis a órgano
(exploraciones diagnósticas)
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Dosis efectiva por unidad de actividad administrada
Pujades Claumarchirant et al. Rev. Esp. Med. Nucl. 29; 114-121 (2010) 19
S-values for voxel dosimetry
Limitaciones:
Biocinética propia del paciente (necesarias varias exploraciones) Necesario un contorneo automático (posible solo en híbridos)
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Artefactos en la imagen
Relacionados con procesos físicos: Endurecimiento del haz Volumen parcial Photon “starvation” Bajo muestreo (undersampling)
Relacionados con pacientes: Objetos metálicos Movimiento del paciente
Relacionados con el equipo: Anillos
Específicos de los CT helicoidales y multi-cortes (interpolación)
Artefacto de movimiento
(Barrett JF et al. RadioGraphics 2004; 1679-1691)
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Artefactos en la imagen: Objetos metálicos
Smart Metal Artifact Reduction, MAR:
Solución de GE Eliminan el artefacto de las proyecciones, antes de la reconstrucción
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Contraste entre estructuras anatómicas, Identificación de bordes, Facilidad de segmentación tisular.
Imagen original Imagen segmentada
Cortesía de Celia Juan Cruz
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26 TODOS JUNTOS, ¡PODEMOS!
La dosimetría individualizada y evaluación objetiva de las imágenes plantea más retos y dosis de trabajo, pero el esfuerzo está claramente justificado si ello repercute en la calidad de la prueba diagnóstica.