OIEA Material de Entrenamiento PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN CARDIOLOGÍA Parte 5a Manejo de la Dosis al Paciente IAEA International Atomic Energy Agency Responder: Verdadero o Falso 1. Aproximadamente el 40% de la radiación que entra al paciente lo atraviesa para formar la imagen. 2. Es más probable recibir más radiación secundaria cuando se realiza una intervención a un paciente obeso que a uno delgado. 3. Durante una angiografía coronaria, el paciente recibe más dosis de radiación en proyección antero-posterior comparado con las oblicuas. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 2 Objetivos educacionales 1. Entender los diversos factores que afectan la dosis de radiación al paciente 2. Entender el papel del operador en cuanto al manejo de la dosis al paciente 3. Cómo manejar la dosis usando los factores del equipo y cada procedimiento IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 3 Formación de rayos X IAEA International Atomic Energy Agency determina la energía de los electrones energía delos fotones de rayos X determina el número de electrones número de fotones de rayos X IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 5 Tubo rayos X Los fotones que entran en el paciente pueden ser absorbidos, o bien ser dispersados generando radiación secundaria IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 6 Para crear las imágenes algunos rayos X deben interactuar con los tejidos mientras otros penetrar completamente al paciente (3) El haz no-uniforme sale del paciente, el patrón de inhomogenidad es la imagen (2) Rayos X interactúan en el paciente, generando un haz no-uniforme (1) Haz uniforme entra en el paciente Reproduced with permission from Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX 2004. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 7 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 IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 8 Dosis al detector y dosis al paciente • Dosis al detector ̶ Total de dosis de rayos X que llega al detector ̶ Contribuye a la calidad de imagen por lo que ̶ debe ser lo más alta posible. Considerablemente menor a la dosis al paciente (~ 1% de la dosis al paciente) Detector dosis • Dosis al paciente ̶ Total de dosis de rayos X aplicada al paciente Paciente dosis ̶ ̶ Dañino para ambos, el paciente y al personal que lo rodea por la dosis secundaria Por lo que la dosis al paciente tiene que ser tan baja como sea posible Tubo de rayos X IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 9 Para crear las imágenes algunos rayos X deben interactuar con los tejidos mientras otros penetrar completamente al paciente, por ello el haz entrante debe ser mayor Solamente un porcentaje muy pequeño (del orden de ~1%) lo atraviesa para crear la imagen. A medida que el haz entra al paciente, los rayos X interactúan con los tejidos, causando efectos biológicos El haz entrante al paciente es del orden de 100 veces mas intenso que el saliente Reproduced with permission from Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX 2004. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 10 Lección: Los tejidos de entrada reciben una dosis de rayos X mayor, con un mayor riesgo de daño. Solamente un porcentaje muy pequeño (del orden de ~1%) lo atraviesa para crear la imagen. A medida que el haz entra al paciente, los rayos X interactúan con los tejidos, causando efectos biológicos El haz entrante al paciente es del orden de 100 veces mas intenso que el saliente Reproduced with permission from Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX 2004. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 11 Factores que afectan la radiación al paciente IAEA International Atomic Energy Agency Factores que afectan la radiación al paciente • Factores relacionados con el paciente • Factores relacionados con el equipo • Factores relacionados con el procedimiento IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 13 Factores que afectan la radiación al paciente • Factores relacionados al paciente ̶ Peso y hábitos del paciente IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 14 Factores que afectan la radiación al paciente • Factores relacionados con el equipo ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ Tipos de movimientos del arco en C, fuente de rayos X, receptor de imagen Tamaño de campo Posición del colimador Filtración de haz Tasa de fluoroscopia pulsada y tasa de cuadros de adquisición Tasa de dosis de fluoroscopia y adquisición Control automático de tasa de dosis incluyendo opciones de manejo del área donde actúa dicho control automático Espectro de energía de los rayos X Filtros de imagen del software Mantenimiento preventivo y calibración Control de calidad IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 15 Factores que afectan la radiación al paciente • Factores relacionados con el procedimiento ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ Posicionamiento (con respecto al paciente) del receptor de imagen y la fuente de rayos X Orientación del haz y movimiento Colimación Modo de adquisición y fluoroscopia Tasa de pulsos de fluoroscopia Tasa de cuadros de adquisición Tiempo total de fluoroscopia Tiempo total adquisición IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 16 Manejo de imagen y monitor Receptor de imagen Control automático de dosis Operador Paciente Estabilizador eléctrico Pedal Tubo de rayos X Controles del operador Controles primarios Controlador de energía Transformador de alto voltaje IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 17 Factores que afectan la radiación al paciente • Factores relacionados con el paciente ̶ Peso y hábitos del paciente IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 18 Factores que afectan la penetración de la radiación en un objeto Espesor Densidad Numero atómico (Z) IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 19 Peso del paciente y hábitos Mayor espesor de tejido absorbe más radiación, por lo tanto debe usarse mucha más radiación para poder penetrar un paciente obeso. El riesgo de altas dosis en piel es mayor para pacientes obesos [DEP = Dosis Entrada Piel] 15 cm DEP = 1 unidad Ejemplo: 2 Gy 20 cm 25 cm 30 cm DEP = 2-3 unidades DEP = 4-6 unidades DEP = 8-12 unidades Ejemplo: 4-6 Gy Ejemplo: 8-12 Gy Ejemplo: 16-24 Gy Reproducido con permiso de Wagner LK, Houston, TX 2004. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 20 IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 21 Factores físicos y las dificultades para el control de la radiación Mayor espesor de tejido absorbe más radiación, proyecciones muy inclinadas requieren más radiación. El riesgo de altas dosis en la piel es mayor con ángulos pronunciados! Pregunta: ¿qué sucede cuando se usa la inclinación craneal? Reproducido con permiso de Wagner LK, Houston, TX 2004. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 22 Proyección oblicua pac. grueso vs. Proyección PA pac. delgado 100 cm 40 cm Tasa Dosis: 20 – 40 mGyt/min 80 cm Tasa Dosis ~250 mGyt/min 100 cm 50 cm IAEA International Atomic Energy Agency Variación en la tasa de exposición con la proyección Mediciones con fantoma antropomorfico (tamaño promedio) Cusma JACC 1999 IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 24 Partes innecesarias del cuerpo en el campo de radiación directa del haz Reproducido con permiso de Vañó et al, Brit J Radiol 1998, 71, 510-516 Reproducido con permiso de Wagner – Archer, Minimizing Risks from Fluoroscopic X Rays, 3rd ed, Houston, TX, R. M. Partnership, 2000 IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 25 Wagner and Archer. Minimizing Risks from Fluoroscopic X Rays A 3 semanas A 6.5 meses Post cirugía Siguiendo los procedimientos de ablación con el brazo en el haz cerca del tubo y con el cono separador quitado. Cerca de 20 minutos de fluoroscopia. Reproducidos con autorizacion de Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX 2004. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 26 La posición del brazo – importante y no fácil! Lecciones: 1. El brazo en el haz. Tasa de dosis incrementada 2. El brazo recibe una tasa de dosis ,uy alta por estar cerca de la fuente. Reproducido con permiso de Wagner LK and Archer BR. Minimizing Risks from Fluoroscopic Radiation, R. M. Partnership, Houston, TX 2004. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 27 Ejemplos del daño por radiación cuando la mama se espone a altas dosis Reproducido con permiso de Vañó, Br J Radiol 1998; 71, 510 - 516. Reproducido con permiso de Granel et al, Ann Dermatol Venereol 1998; 125; 405 - 407 IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 28 Lecciones aprendidas • Mantenga las partes del cuerpo innecesarias para el estudio, especialmente brazos y, si es posible, mamas, fuera del haz directo (o al menos no deben estar a la entrada del haz sino a la salida) IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 29 Factores que afectan la radiación al paciente • Factores relacionados con el equipo ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ ̶ Capacidad de movimiento del arco en C, fuente de rayos X, receptor de imagen Tamaño de campo Posición del colimador Filtración de haz Tasa de fluoroscopia pulsada y tasa de cuadros de adquisición Tasa de dosis de fluoroscopia y adquisición Control de tasa de dosis automático incluyendo opciones de manejo de energía del Espectro de energía de los rayos X Filtros de imagen del software Mantenimiento preventivo y calibración Control de calidad ̶ IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 30 El receptor de imagen se degrada con el tiempo Manejo de imagen y monitor Receptor de imagen Control automático de dosis Operador Paciente Estabilizador eléctrico Pedal Tubo de rayos X Controles del operador Controles primarios Controlador de energía Transformador de alto voltaje IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 31 Manejo de imagen y monitor Receptor de imagen Operador Control automático de dosis Paciente Estabilizador eléctrico Pedal Tubo de rayos X Controles del operador Controles primarios Controlador de energía Transformador de alto voltaje Circuito entre el receptor de ímagen y el generador de rayos X modula la salida de rayos X para alcanzar el apropiado grado de penetración del rayo y brillo de la ímagen IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 32 Tamaño de campo Receptor de imagen IAEA International Atomic Energy Agency Selección del equipo Equipos de angiografía con diferentes tamaños de campo FOV (Field of View) 23 cm. 32 cm. • Intensificador de imagen específico para cardiología (menor FOV, 23-25cm) es más efectivo en cuanto a dosis que los sistemas combinados (mayor FOV) • El intensificado de imagen de gran tamaño limita la capacidad de angular el haz IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 34 La tasa de dosis depende del tamaño de campo activo, del receptor de imagen, o modo de magnificación En general, para intensificador de imagen, la tasa de dosis AUMENTA a medida que la magnificación electrónica de la imagen aumenta IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 35 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 IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 36 • 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 IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 37 Energía del haz, filtro & kVp IAEA International Atomic Energy Agency 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 IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 39 Efecto de la penetración del haz de rayos X sobre el contraste, penetración del cuerpo, y la dosis IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 40 Energía del haz En general, cada sistema de rayos X produce un rango de energías diferente. Mayor energía de los fotones mayor penetración de los tejidos. 1 Relative intensity 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Photon Energy (keV) Rayos X baja energía alto contraste pero gran dosis en piel Rayos X energía media alto contraste para yodo y dosis en piel moderada Rayos de alta energía bajo contraste y poca dosis en piel IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 41 Energía del haz El objetivo es conformar el espectro de energía del haz para el mejor contraste en la dosis más baja. Un espectro con filtración con 0.2 mm de cobre está representado en la figura (con los guiones): Intensidad relativa Relative intensity 1 0.8 0.6 Bajo contraste, alta energía de los rayos X son reducidos por kVp 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Energía de Energy foton (keV) Photon La filtración reduce los rayos X de baja energía pobre penetración Por rayos X de energía media son retenidos para lograr mejor calidad de imagen y dosis IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 42 kVp (peak kilo Volt) Energía del haz Los controles de kVp son generalmente ajustados por el sistema de acuerdo al tamaño del paciente y los necesidades de la imagen 1 Intensidad relativa Relative intensity 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 PhotondeEnergy Energía foton (keV) IAEA Reproducido con permiso de Wagner LK, Houston, TX 2004. Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 43 Comparación del espectro de la energía de los fotones producidos con diferentes valores de kVp (de “The Physical Principles of Medical Imagings, 2Ed”, Perry Sprawls) IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 44 Diseño de equipamiento fluoroscópico para un control apropiado de la radiación 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 1 Relative intensity 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Photon Energy (keV) IAEA Reproducido con permiso de Wagner LK, Houston, TX 2004. Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 45 Filtro IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 46 Filtración – posible desventaja Filtros 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 de mayor potencia para producir radiación suficiente para penetrar los filtros y paciente 1 Relative intensity 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Photon Energy (keV) Espectro de energía del haz, antes y después de la filtración de 0.2 mm de Cu. Tener en cuenta la reducción en la intensidad y el cambio en las energías. Para recuperar la intensidad, la corriente del tubo debe aumentar, lo que requiere un tubo de rayos X especial. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 47 Filtración – desventaja potencial 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 en la imagen). Lección: Para utilizar los filtros de manera óptima, los sistemas deben ser diseñados para producir intensidades de haz adecuadas con opciones de filtro variable que dependerá del tamaño del paciente y la función de las imágenes. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 48 Dosis vs. ruido 2 µR por cuadro 15 µR por cuadro 24 µR por cuadro IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 49 Gestión adecuada de la dosis y de la calidad de imagen Se consiguen ahorros sustanciales de dosis manteniendo una calidad de imagen adecuada Patient Dose 14 [cGY/min] No Cu-eq Conventional 10 0.2 mm Cu-eq MRC -50% 6 0.5 mm Cu-eq MRC 2 30cm water 0.25 0.5 Same Image quality 0.75 1 Detector Dose [GY/s] IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 50 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 de imágenes en angiografía con intensificador de imagen, siempre es mejor utilizar mayor magnificación, porque se pueden visualizar más detalles. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 51 Responder: Verdadero o Falso 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 patología en tres vasos, realizar las angioplastias en un sólo procedimiento aumenta el riesgo de daños por efectos deterministas de la radiación IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 52 Responder: Verdadero o Falso 5. La radiación secundaria 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 /s reducirá la dosis de radiación al paciente en un 50%. IAEA Parte 5a. Manejo de dosis al paciente 53