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Copy of Copy of TESIS

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by

mercedes gonzalez

on 7 November 2013

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Transcript of Copy of Copy of TESIS

Proyecto Integrador de Grado en Ingeniería Biomédica
Alumna: Mercedes González
Tecnología multicorte
Procesamiento de imagenes
Tecnología helicoidal
Búsqueda de alta resolución
Tendencia a aumentar el volumen
irradiado
Superposición de barridos en TC helicoidal
AUMENTO DE LA DOSIS EN LOS PACIENTES
AUMENTO DE LA DOSIS DE LOS ESTUDIOS
Aumento del número de equipos
Dosis umbral
DOSIMETRÍA EN
TOMOGRAFIA COMPUTADA
Contribución de la tomografía computada en la dosis anual per cápita proveniente de exámenes médicos radiológicos diagnósticos
FRECUENCIA
DOSIS COLECTIVA
1991-1996
1997-2007
5%
34%
6%
¿?
Técnicas que no respetan el concepto ALARA
Radioprotección
JUSTIFICACIÓN















LIMITACIÓN DE LAS DOSIS
CTDI Indice de Dosis en Tomografía Computada
Dosis al nivel del corte central
Dosis debida a 7 cortes adyacentes
Perfil de dosis de un corte
CTDI Ponderado


CTDI Volúmico


Producto dosis-longitud
(DLP)

Dosis efectiva
LIMITACIONES DE LOS PARÁMETROS BASADOS EN CTDI
estudios de perfusión
angiografía TC
fluroscopía TC
exploraciones helicoidales
estudios con mesa estacionaria




colimación del haz cada vez más ancha (eje z)
mayores longitudes de exploración


objeto de atenuación similar al maniquí CTDI
exploración de 100 mm de longitud
NUEVO PARADIGMA
Aplicable a
Modo Axial y Helicoidal
Con traslación de la mesa de paciente o con mesa estacionaria
Fan Beam y cone beam
Exploración individual





Espesor de corte "nT"




Espesor de colimación "a"






nT/ a Eficiencia geométrica en la dirección z
una rotación del tubo de Rayos-X (irradiación y adquisición de datos) que produce:
SDCT una imagen asociada a una sección tomográfica (n=1)
MDCT un grupo de imágenes asociadas a n>1 secciones tomográficas adquiridas simultáneamente durante una rotación


parámetro de la imagen (reconstrucción)
n número de secciones adquiridas simultaneamente en una tomografía individual (número de cortes o filas de detectores activos)
T espesor nominal de una sección tomográfica (mm)


proyección geométrica sobre el eje de rotación (eje-z) del ancho de la apertura física del colimador pre-paciente
Se mide como el espesor total a la mitad de f(0) de la distribución de exposición en aire, en el eje de rotación (con película u OSL)




La eficiencia geométrica aumenta con nT
f(z) Dosis de una exploración individual
(Single-Scan dose)
exploración individual
posición longitudinal z
mesa estacionaria (maniquí estacionario),
eje paralelo al eje de rotación (central o periférico).
componente fp(z) asociada con la radiación primaria más una componente fs(z) asociada con la radiación dispersa f(z) = fp(z)+ fs(z)
valor máximo f(0)
DOSIS ACUMULATIVA CENTRAL (Central Cumulative Dose)
posición z=0 (punto medio del rango de exploración)
b intevalo de exploración: espaciamiento de punto medio a punto medio entre cortes sucesivos
b<<L
DOSIS DE EQUILIBIRO (Equilibrium Dose)
longitud de exploración
longitud de exploración finita para la que DLeq(z=0) ≈Deq
PARAMETRIZACIÓN
PRODUCTO PITCH DOSIS DE EQUILIBRIO (Equilibrium Dose- Pitch product )
independiente de "p" (o "b")
CONSTANTE DE DOSIS DE EQUILIBRIO (Equilibrium Dose Constant)
independiente de "p" (o "b") y de "a" (dosis de equilibrio que resultaría si b=a)
especificación completa de la dosis en ese eje para un conjunto particular de condiciones de operación
varía con modelo de tomógrafo, kVp y filtración
h(L) función de aproximación al equilibrio
cuando L>> para establecer equilibrio de dispersión en z=0 h(L)-->1
Leq ---> exp(-4L/Leq)= exp(-4)~ 0.0183
(2% de exactitud del valor límite de equilibrio Deq)
dependencia relativamente débil de a y en consecuencia de nT (<1,5%) y del kVp (<5%)
DOSIS DE EQUILIBRIO PROMEDIO EN UN PLANO DE CORTE
(Planar Averaged Equilibrium Dose)
Indicador del riesgo del paciente
Válida para cualquier longitud de exploración L, incluso L<Leq. (valor particular de mAs totales -> la misma cantidad de energía absorbida pero en diferentes volúmenes)
promedio planar de Deq (r) sobre el área del plano central de exploración
DOSIS INTEGRAL (Integral Dose)
PRODUCTO PITCH-DOSIS DE EQUILIBRIO EN AIRE
(Free-In-Air Equilibrium Dose- Pitch produc)
comparaciones de valores asociados con diferentes tomógrafos
una rotación axial individual en z=0










proporcional a a/(nT)

no hay radiación dispersa (componente de radiación primaria)
Perfil de dosis libre en aire
OBJETIVOS
Implementación de un sistema de dosimetría aplicable a los protocolos de tomografía computada utilizados en el Instituto Privado de Radioterapia Oncológica para simulación de tratamientos de radioterapia.
MATERIALES y EQUIPAMIENTO
Evaluación del producto pitch-dosis de Equilibrio en

Para









Verificación del Setup experimental con TLD
Las estimaciones de dosis informadas por el tomógrafo se realizan en base al CTDI que, según nuestra hipótesis, estaría subestimando la dosis entregada entre un 15% y un 25%.
HIPÓTESIS
Tomógrafo SIEMENS Somatom Spirit Power
2 cortes activos
Variables de adquisición
mAs: normalizado a 100 mAs
Tensión de tubo/ kVp 130 kVp
Avance de la mesa b
Factor de pitch genérico= 1
Grosor de corte y colimación
Maniquí de cuerpo
Diámetro 30 cm
Longitud 50 cm
Se llena con agua destilada
La cámara de ionización tipo Farmer PTW 30013 se puede insertar en el centro del maniquí o cercana a la periferia (a 1 cm del borde externo del maniquí)-> punto efectivo de medición de la cámara se ubica a la mitad de la longitud del maniquí.
Inserto de acrílico
Cámara de ionización Tipo Farmer PTW 30013
Calibración para bajas y media energías.
Volumen nominal de colección 0,6 cm3.
Punto de referencia 13 mm de la punta (sobre el eje de la cámara)
Voltaje de polarización de la cámara -300V
Electrómetro PTW Modelo UNIDOS E
Equipo de rayos X portátil Siemens Polymobil III
Dosímetros TLD
Harshaw TLD100,
de LiF:Mg,Ti,
barritas (rods) de 1x1x6mm.
Porta dosímetros
PMMA
Rango de kVp 40 a 125 kV
Maniquí de acrílico


Placas de agua sólida


Placas de aluminio de distinto espesor
4 cm de diámetro
1;2;3;4 y 5 mm de espesor
25x25 cm2
1 cm de espesor
Soportes de telgopor
Instalación del maniquí y de la cámara de ionización
Cable extensor de bajo ruido
Mediciones en aire
Medición con TLD
Código de práctica internacional de IAEA TRS-277 para determinación de dosis absorbida en haces de fotones y electrones de mediana energía (100 a 300V).
Distancia de fuente de Rayos X al eje de la cámara (DFE) 100 cm
Profundidad de referencia en agua (del eje de la cámara) 5 cm
Tamaño de campo 10 x 10 cm
Tensión de tubo 125 kVp
Cámara de ionización
Mediciones con TLD
Mu=lectura del electrómetro [pC]
factor de calibración de la cámara Nk
relación de coeficientes másicos de absorción de energía agua-aire a 5 cm de profundidad de agua



factor de corrección por perturbación Pu
factor de corrección por presión y temperatura
Medición de la HVL
RESULTADOS
coeficiente de calibración en términos de Kerma en aire de la cámara de ionización [mGy/nC] =47,9
relación de coeficientes másicos de absorción de energía del agua con respecto al del aire ~1,06-1,09
magnitud del Kerma en aire de la cavidad ocupada por la cámara de ionización
carga medida [nC]
Repetibilidad de las lecturas de la cámara de ionización
Modo de exploración
la longitud real se calculo en base al DLP informado por el tomógrafo
Exploración, medición y registro de los valores de dosis acumulativa DL (0)
ρ= 1000kg/mm3
L=0, 45m
R=0,15m
Longitud de exploración
• nref = 2
• Tref = 5mm
• aref = 10,409mm
• bref= 10mm
• pref= 1
• mAsref= 50 mAs
L =̃ l +nT+ 15mm
l=23 mm
Eje central:
T=5, 2,5 y 1,5 mm

Eje periférico superior:
T=5 mm
Errores de posicionamiento






Repetibilidad
Dosis de equilibrio y longitud de exploración de equilibrio en el eje central del maniquí de cuerpo
Dosis de equilibrio para los protocolos clínicamente relevantes
MEDICIONES CON TLD
Cálculo de la dosis medida con la cámara. Protocolo TRS 277.
Cálculo de coeficiente de calibración
Comparación de los resultados con cámara de ionización y con TLD.
Estimación de la dosis efectiva
CONCLUSIONES
Para futuros estudios en otros tomógrafos:

Ya se cuenta con un maniquí en Argentina

Cámaras tipo Farmer comunmente presentes en los servicios de RT -> Calibración adicional

Todos los protocolos de examinación deberían ser optimizados en términos de calidad de imagen y dosis de radiación (ALARA).

Comparación entre



Determinación de la necesidad de
CTDI y DLP no representan la dosis realmente entregada al paciente

CTDIvol que informa el tomógrafo Siemens Somatom Spirit Power subestima la dosis entre un 32 y un 35% .

Los niveles de dosis de los protocolos de próstata y mama utilizados en la institución para la simulación de tratamientos de radioterapia se encuentran por debajo de las dosis recomendadas por la autoridades europeas.
COMENTARIOS
BIBLIOGRAFÍA
CONCLUSIONES
Dosis de equilibrio y longitud de exploración de equilibrio en el eje periférico superior del fantoma
TOMÓGRAFO
REFERENCIA
TLD
Los dosímetros se colocaron de a pares en el portadosímetros.
Se realizaron las mediciones 2 veces para cada condición
Condiciones de referencia
Corrección por presión y temperatura
Mediciones con TLD
DOSIMETRIA EN TOMOGRAFÍA COMPUTADA
"DOSIMETRÍA EN TOMOGRAFÍA COMPUTADA:
Determinación de la Dosis en estudios tomográficos utilizados para radioterapia, implementando el protocolo descripto en el reporte N° 111 de la Asociación Americana de Físicos Médicos”

-AÑO 2011-
Imágenes de pacientes que recibieron dosis excesivas de radiación en estudios TC de perfusión cerebral
COMENTARIOS
CTDI y DLP aún son la referencia para la dosis en TC en la actualidad




monitoreos a intervalos de tiempo determinados para asegurar una constante optimización de los procedimientos


las mediciones en aire se realizan mediante un procedimiento muy sencillo ->
útil para garantizar la constancia de dosis en protocolos de control de calidad en TC


extensión a los protocolos de cabeza y cuello en adultos y para pacientes pediátricos ->
es necesario maquiní de diámetro inferior a 20 cm
Muchas Gracias
por su atención!!

protocolos
equipos
instituciones
países
regulación
establecer controles dosimétricos obligatorios
concientizar y capacitar a las personas involucradas
parámetros de constancia de dosis compraración entre protocolos
Los niveles de dosis efectiva de los protocolos de próstata y mama se encuentran por debajo de las dosis recomendadas por la autoridades europeas.
-RESULTADOS-
Las mediciones con TLD concuerdan con las mediciones realizadas con la cámara de ionización para todas las condiciones verificadas.
En el caso del protocolo de referencia, la diferencia de la dosis promedio en el plano medida por cámara y por TLD resulta del 1%.
CTDIvol informado en el tomógrafo está subestimando la dosis de un 32,2 a un 35%
(incluye diferencias propias del sistema de medición + diferencia en el cálculo de cada parámetro)

Discrepancia asociada al cambio de sistema de medición:
37,6 a 40,5%.

Protocolo con un espesor de corte de 5mm es ligeramente mayor que para los protocolos con espesores de corte de 10 y 3 mm.

¿eficiencia geométrica? ligada a"a"
Comparación de Dosis de Equilibrio y Longitud de exploración entre ambos ejes
los rayos X son atenuados en mayor medida hacia el centro del maniquí
α cercano ~1 > contribución de la radiación dispersa
Longitud de equilibrio 450mm
α cercano << 1
> contribución de la radiación primaria
Longitud de equilibrio 380 mm
Deq = 11 mGy
Deq = 14,4 mGy
Dosis eje
central
>
30%
Dosis eje periférico
atenuación de la mesa de paciente
Dosis eje periférico superior
Dosis eje periférico lateral
~
Dosis eje periférico inferior
<
15%
Modo de exploración
La curva obtenida es la misma para modo helicoidal o secuencial.
Los errores se mantuvieron siempre menores a 1mm en todas las direcciones.
Procesamiento de resultados
Lectura: Obtención de la curva de brillo termoluminiscente o Curva de Glow, (Intensidad vs. Temperatura)
Condiciones de referencia
Mediciones en
Dependen de la calidad del haz
Los dosímetros se colocaron de a pares en el portadosimetros.
Se realizó la medición 4 veces.
Cálculo de la dosis
•n = 2
•T = 5mm
•a = 10,4mm
•b= 10mm
•p= 1
•100 mAs
Alineado y centrado
Helicoidal
Axial
Eje central
Eje periférico superior
Dosis de equilibrio
Obtención de dosis de equilibrio para
nT=3 (T= 1,5)
nT= 5 (T=2,5)
nT=10 (T=5)
Eje central

Ejes periféricos
Superior
Lateral Derecho
Inferior
Cálculo de
α
en condiciones de referencia
Producto pitch-dosis de equilibrio


Constante de dosis de equilibrio


Dosis de equilibrio promediada en el plano


Equivalente a CTDI vol


Dosis integral
Ajuste de las curva por software (Origin Pro)
para L =50; 100; 150 hasta 450 mm
Longitud de equilibrio
para Leq
Láser externo
Eje central
Eje periférico superior
(corresponde a la atenuación y absorción de un cuerpo de adulto de tamaño promedio)
MATERIALES Y MÉTODOS
Generales
Específicos
maniquí de cuerpo
aire
modo secuencial (axial)
espesor de corte de 3 mm
130 kVp
modo helicoidal
espesor de corte de 10 y 5mm
130 kVp.
Protocolo de mama
Protocolo de próstata (IMRT)
-MARCO TEÓRICO-
Utilidad:
pruebas de control de calidad
relaciones maniquí-aire --> inferir los productos pitch-dosis de quilibrio en maniquíes
En
GE lightspeed de 16 cortes
GE VCT con nT = 20 mm
GE VCT con nT = 40 mm
o
contribuciones de la radiación dispersa (“colas de dispersión” de las secciones periféricas)

MÁXIMO: cuando la fuente de radiación dispersa es suficientemente lejana como para hacer las contribuciones despreciables
American Association of Physicists in Medicine AAPM TaskGroup 111
Febrero de 2010
Cámara de ionización tipo Farmer
LÍMITES DE INTEGRACIÓN
100mm (Cámara de ionización tipo lápiz)

MEDIO DE DISPERSIÓN
dos cilindros de polimetilmetacrilato (PMMA) de 14 cm de longitud
16 cm de diámetro (maniquí de cabeza)
32 cm de diámetro (maniquí de cuerpo)
Estandarización de:
dosis individuales,
el número de personas
probabilidad de exposiciones potenciales
Deberán mantenerse en el valor más bajo que sea razonablemente posible, teniendo en cuenta factores económicos y sociales.
Toda práctica deberá suponer un beneficio suficiente en relación con el detrimento que supone
OPTIMIZACIÓN
RADIACIONES
IONIZANTES
EFECTOS
BIOLÓGICOS
EFECTOS
DETERMINÍSTICOS
EFECTOS
ESTOCÁSTICOS
Somáticos
Hereditarios
385 pacientes en 6 hospitales
13 veces la dosis normalmente utilizada
LAS RADIACIONES IONIZANTES
MARCO TEÓRICO
Nuevos estudios
Menores costos
Menores tiempos de exploración
Posibilidad
de estudiar mayores
extenciones
INTRODUCCIÓN
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS FÍSICAS Y NATURALES

INSTITUTO DE RADIOTERAPIA - FUNDACIÓN MARIE CURIE
Tendencia mundial en la frecuencia anual de exámenes médicos radiológicos diagnósticos.
AUMENTO DEL NÚMERO DE ESTUDIOS
Tendencia en la dosis efectiva per cápita anual proveniente de exámenes médicos radiológicos diagnósticos. Fuente: reporte UNSCEAR 2008
Número de Tomógrafos computados
por millón de personas en países seleccionados entre 1990 y 2005. Fuente: Reporte UNSCEAR 2008
Contribución de los exámenes de radiodiagnóstico en la dosis efectiva per cápita anual. Fuente: reporte UNSCEAR 2008
Dosis efectiva anual per cápita proveniente de exámenes diagnósticos radiológicos para distintos niveles de sistemas de salud y el promedio global (1997-2007). Fuente: reporte UNSCEAR 2008
Dosis efectiva anual per cápita para la población de Estados Unidos en 2006. Fuente: reporte UNSCEAR 2008
-INTRODUCCIÓN-
-RESULTADOS-
-RESULTADOS-
-RESULTADOS-
-RESULTADOS-
-RESULTADOS-
-RESULTADOS-
-RESULTADOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MATERIALES Y MÉTODOS-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-MARCO TEÓRICO-
-INTRODUCCIÓN-
-INTRODUCCIÓN-
Estudios injustificados
43%
ALARA
(As Low As Reasonably Achievable)
Tendencias



Dosis estimada para
No fue definido para
para nT=10mm: Obtención del espesor de colimación a
lector automático Harshaw TLD Modelo 4000,



Análisis de Curva de Glow con software GCA-New v3.0 de Ciemat.
lectura: suma de las áreas de los picos 4 y 5 de la curva de brillo Termoluminiscente
Aproximación al equilibrio de la dosis acumulativa en el eje central y en el eje periférico (ambas curvas se encuentran normalizadas a la dosis del eje periférico) a 120 kVp
Promedio mundial de Dosis efectiva per capita anual 3,1 mSv
Dosis efectiva per capita anual EEUU 6,2 mSv
(maniquí PMMA 32 cm de diámetro)
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BIBLIOGRAFÍA
Equipo de rayos x portátil polymobil III
CTDI 100
Maniquí de agua >400 mm de longitud
Longitud de exploración de equilibrio Leq
pitch
Métodos
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