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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Dosis a órganos en varios maniquíes de ref.

VirtualDoseCT Phys. Med. Biol. 57; 2441-2459 (2012)

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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

Otras líneas de investigación en CT:

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Con CAE Sin CAE

Estos resultados serán publicados próximamente 17

(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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(en exploraciones TC)

Parámetros físicos (QA)

Parámetros clínicos (pacientes)

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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.

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