Cristian Candela Juan Servicio Radioterapia - Hospital Universitari i Politècnic La Fe

Transcripción

1 Optimización de la dosis de radiación y calidad en imagen médica Cristian Candela Juan Servicio Radioterapia - Hospital Universitari i Politècnic La Fe 14 de marzo de 2014

2 Dosis Dosis de radiación en TC Influencia del descentrado del paciente en la distribución de dosis Dosimetría en Medicina Nuclear Calidad de imagen Evaluación objetiva de la calidad de la imagen 2

3 Nuestro objetivo: Evaluar la dosis recibida por el paciente Pero con qué finalidad? - comparar unos equipos con otros? - comparar una técnica con otra? - verdadera dosimetría individualizada? qué dosis? - dosis absorbida promedio? - dosis equivalente en órganos? - dosis efectiva? 3

4 Si la finalidad es comparar un equipo con otro o una técnica de disparo con otra: Problema resuelto: CTDI vol Dosis a órganos en maniquí estándar y dosis efectiva en maniquí estándar 4

5 CTDI vol (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. 5

6 CTDI vol (CT Dose Index Volume) Sin embargo, no da información de la dosis a un individuo: CTDI vol es el mismo, pero la dosis en paciente pequeño es mayor. CTDI vol 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

7 Dosis efectiva en maniquí estándar OJO: La dosis efectiva no está definida para uso individual! Opción 1: CTDI vol (16 o 32 cm) DLP Dosis efectiva Opción 2: Dosis a órganos a partir de datos pre-tabulados: CT Imaging ImPact CT-Expo 7

8 Dosis efectiva en maniquí estándar 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) 8

9 Si la finalidad es una verdadera dosimetría individualizada: Problema planteado, pero con limitaciones: SSDE Dosis a órganos en varios maniquíes de ref. Simulaciones Monte Carlo 9

10 SSDE (Size-Specific Dose Estimates) Permite estimar la dosis en el centro de un CT (TG-204 de AAPM) NO puede usarse para la medida de dosis a órganos y, por lo tanto, no puede ser utilizado para calcular dosis efectiva. 10

11 Dosis a órganos en varios maniquíes de ref. VirtualDoseCT Phys. Med. Biol. 57; (2012) 11

12 Cálculo Monte Carlo (gold standard) 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) Se ha reportado que el tiempo de estas simulaciones se puede reducir hasta unos 2 minutos! (utilizando clusters de GPUs) (Med. Phys. 36; (2012)). 12

13 Cálculo Monte Carlo Xiang Li (2010) Thesis: Radiation dose and diagnostic accuracy in pediatric computed tomography. Phys. Med. Biol. 59; R129-R150 (2014) Las distribuciones de dosis no son nada uniformes 13

14 Cálculo Monte Carlo ImpactMC Limitaciones: La segmentación de órganos es manual. 14

15 Líneas de investigación Segmentación automática de órganos Cálculo MC de dosis a órgano Merece la pena el esfuerzo? Una verdadera dosimetría individualizada permitiría 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; (2014) ). 15

16 Otras líneas de investigación en CT: 16

17 Sin CAE Con CAE Estos resultados serán publicados próximamente 17

18 (exploraciones diagnósticas) 18

19 Dosis efectiva por unidad de actividad administrada Pujades Claumarchirant et al. Rev. Esp. Med. Nucl. 29; (2010) 19

20 S-values for voxel dosimetry Limitaciones: Biocinética propia del paciente (necesarias varias exploraciones) Necesario un contorneo automático (posible solo en híbridos) 20

21 (en exploraciones TC) Parámetros físicos (QA) Parámetros clínicos (pacientes) 21

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23 Artefactos en la imagen (Barrett JF et al. RadioGraphics 2004; ) Artefacto de movimiento 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) 23

24 Artefactos en la imagen: Objetos metálicos Smart Metal Artifact Reduction, MAR: Solución de GE Eliminan el artefacto de las proyecciones, antes de la reconstrucción 24

25 Contraste entre estructuras anatómicas, Identificación de bordes, Facilidad de segmentación tisular. Cortesía de Celia Juan Cruz Imagen original Imagen segmentada 25

26 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. TODOS JUNTOS, PODEMOS! 26

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