Protección radiológica en radiología digital Optimización de fluoroscopia digital L04 IAEA International Atomic Energy Agency Educational Objectives: • Distinguir entre la fluoroscopia digital, en la que se utiliza un sistema de intensificador de imagen (II) y la de panel plano • Distinguir entre el control automático de brillo (ABC) y control automático de tasa de dosis (ADRC) y control automático de tasa de exposición • Parámetros de dosis al paciente IAEA 2 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Fluoroscopia digital • Los sistemas de fluoroscopia digital se basan en el uso de intensificadores de imagen o en los nuevos detectores de panel plano (cuya frecuencia de adquisición de imágenes sea lo bastante alta para poderlos emplear en fluoroscopia). II IAEA 3 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Las imágenes de fluoroscopia digital se pueden obtener con sistemas de intensificador de imagen (II) o de panel plano • Sepueden obtener imágenes de baja calidad captando la imagen de II en una cámara de video • Las cámaras fotográficas digitales (TV con barrido lento o CCD) pueden adquirir imágenes a partir del II de calidad mejor • Los detectores de panel plano pueden sustituir a los II, a la cámara de video, al dipositivo digital de radiografía y a la cámara de cine, en un sencillo paquete compacto IAEA 4 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Detectores de fluoroscopia de panel plano Fabricantes GE (Perkin Elmer) Siemens, Philips (Trixell) Hitachi (Varian, dPix) Toshiba (Anrad – a-Se) IAEA 5 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Siemens Artis de fluoroscopia digital IAEA 6 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Comparación entre panel plano y el II: ¿Mejor calidad de imagen? • …significativamente mejor … a dosis altas (por ejemplo las de película • Tanto la eficiencia cuántica de detección (DQE), como la resolución de contraste, y resolución espacial están a favor del panel plano (correción de campo plano) • ... Moderadamente mejor a dosis intermedias • Ausencia de problemas de uniformidad y de distorsión geométrica • … No tan buenas … a exposicones más bajas (fluoro) • Insuficiente ganancia, ruido electrónico aditivo IAEA 7 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Modos de operación en fluoroscopia digital • En sistemas digitales se dispone de varios tamaños de campo y varios modos de operación para fluoroscopia (normalmente, baja, media y alta tasa de dosis) y para adquisición de imágenes (a veces hasta cuatro niveles de calidad de imagen y dosis). • Los modos de operación se combinan a veces con algoritmos de posprocesamiento, configurados en fábrica o en la puesta en servicio, así como con configuraciones geométricas (orientaciones del brazo en C, colimación, distancia del foco a la piel y al detector de imagen, etc). • Además, los ingenieros de mantenimiento pueden ajustar estos modos de operación para diferentes usuarios, combinando varios tipos de filtros, frecuencia de pulsos, dosis por pulso, etc. IAEA 8 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Modos de operación en fluoroscopia digital • Para poder optimizar los procedimientos, los radiólogos deberían estar bien informados de estas configuraciones 20.0 47.8 87.2 low med high 23.5 40.0 20.5 60.0 38.3 80.0 58.0 79.0 100.0 10.0 mGy/min entrance 120.0 97.6 Fluoroscopy (GE Advantx 170802) 0.0 16 20 24 cm PMMA IAEA 9 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Método operativo para trabajar con bajo DQE de paneles planos a baja exposición • Utilizar frecuencias menores de pulso (pps) pero con duración de pulso (ancho de pulso) más larga para a fin de mantener constante el ruido percibido. • Para frecuencias entre 30 pps y 7.5 pps: EEIR/pulse ∝ (30/pulse rate) 0.5 EEIR = Exposición a la entrada del receptor de imagen • Por ejemplo: para 7.5 pps, se puede utilizar el doble de ancho de pulso que para 30 pps • Frecuencias inferiores a 7.5 pps, son demasiado bajas para que el ojo pueda integrar, por lo tanto: EEIR/pulso ∝ constante IAEA Aufrichtig R et al. Med Phys 21(1994) 245-256. Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital 10 Posible solución técnica: Panel plano híbrido de ganancia variable Incluso cuando el control automático de la tasa de exposición (ADRC) mantiene una exposición adecuada en la zona central de un panel plano normal, las partes más densas de la imagen serán excesivamente ruidosas. Centelleador estructurado de CsI Acoplamiento óptico Panel plano con Amplificador de avalancha Amplificador de avalancha de Selenio amorfo (fotosensible Electrodo colector Panel plano indirecto Panel plano indirecto Frecuencia espacial (mm--1) IAEA 11 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Efecto de persistencia en paneles planos • A bajos niveles de exposición, los paneles planos presentan persistencia de la imagen (de modo similar a las cámaras de TV de vidicón) • La persistencia es buena cuando no hay movimiento anatómico, pero no es deseable en caso contrario • Los mejores TFT tienen menos persistencia • Se puede eliminar o reducir la persistencia aplicando al detector una retroiluminación (véase imagen de la derecha) Anterior actual Persistencia Anterior actual Con retroiluminación IAEA 12 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Angiografía 3D rotatoria y reconstrucción tomográfica • Uso de la adquisición en tiempo real con rotación del brazo en C; un conjunto completo de datos (180° + ½ abanico) • Reconstrucción de cortes tomográficos mediante algoritmos de “haz cónico” • Esta forma de adquisición se está convirtiendo en estándar en radiografía y cardiología intervencionista IAEA 13 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital IAEA R. Holmes. Ph.D. U.T. M. D. A.C.C. 14 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Curvas de control automático de brillo para sistemas de intensificador de imagen • Aumento de kV and mA con el espesor del paciente, de acuerdo con una o varias curvas Paciente grueso • Curva 1 = “dosis baja” • Prioridad puesta en los kV • Curve 6 = “contraste alto” • Prioridad puesta en los mA Paciente delgado IAEA 15 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Lógica de operación de un control automático de dosis de un sistema de fluoroscopia, juntamente con los filtros modificadores del espectro Pei-Jan Paul Lin. Med. Phys. 34(8) (2007) 3169-3172. IAEA 16 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Aumento de la intensidad de corriente y ancho de pulso con el espesor del paciente, necesario para mantener la tasa de kerma incidente en aire que demanda el panel plano Curvas que muestran la tasa de kerma a la entrada del paciente (abajo) y del detector de imagen (arriba) La filtración de Cu diminuye por etapas, con pasos de kVp más alto hasta un determinado espesor del paciente, a partir del cual los kVp aumentan de forma continua IAEA 17 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Forma del campo sensor del control automático de dosis • Zona física del detector de panel plano • Zona seleccionable por el usuario por defecto • El sensor puede cambiar automáticamente si se quedara parcialmente bloqueado ¡Esto no ocurre con intensificador de imagen! IAEA 18 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Colimación virtual • Se entiende por colimación virtual a la capacidad de situar las láminas del colimador o el atenuador en cuña en la posición deseada, empleando para ello la memoria de útima imagen, sin radiación extra para el paciente. • La colimación virtual puede ahorrar dosis al paciente. IAEA 19 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Colimación virtual. Ejemplo. Se sitúa el colimador en cuña sin necesitad de fluroscopia Memoria de última imagen Image courtesy of Siemens IAEA 20 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital La utilización de fluoroscopia pulsada puede reducir la dosis al paciente pero tiene también influencia en la información diagnóstica • En fluoroscopia pulsada, sólo se emite radiación durante cortos intervalos de tiempo (normalmente de algunos ms). • En general, la fluoroscopia pulsada implica una cierta reducción de dosis al paciente, pero la reducción depende del número de pulsos por segundo y de la dosis por pulso. • Para vasos de movimiento rápido (tales como en procedimientos cardiológicos), la fluoroscopia pulsada puede representar una cierta pérdida de información para el diagnóstico, especialmente si la frecuencia de pulsos es baja (por ejemplo de 7-8 pulsos/s). • No obstante, puede mejorar la nitidez de la imagen IAEA 21 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital 100% de la dosis del sistema Integración durante una imagen Representación visual en el monitor Pulos de rayos x Integración durante un ancho de pulson Representación visual en el monitor 100% de la dosis del sistema Integración durante dos imágenes IAEA Representación visual en el monitor Protección radiológica en radiología digital Las imágenes son cortesía de Siemens • Se pueden lograr varios niveles de ahorro de dosis al paciente con fluoroscopia pulsada. • El número de pulsos por segundo es uno de los parámetros críticos. • El otro es la dosis por pulso. • Existen varios métodos de procesamiento para mejorar la representación visual (display) de órganos en movimiento con fluoroscopia pulsada. • “carevision” y •“supervision” – (propiedad de Siemens). L04 Optimización en fluoroscopia digital 22 Dos angioplastias coronarias a las que siguió un injerto de derivación (bypass) debido a la aparición de complicaciones. Dosis 20 Gy (ICRP 85) (b) (a) (c) (a) (b) (c) (d) (e) (d) (e) Lesión 6-8 semanas después de múltiples angiografías coronarias y angioplastia tomadas con alta tasa de dosis de fluoroscopia. La misma lesión a las16-21 semanas Lesión 18-21 meses después de la intervención, mostrando necrosis tisular . Fotografía ampliada de la lesión de la imagen (c). Fotografía tomada después del injerto de piel. (Fotografías por cortesía de T. Shope & ICRP). IAEA 23 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Neurorradiología: embolización transarterial de la AVM para orbital realizada dos veces con un intervalo de 3 días AVM = malformación arteriovenosa Dosis total 8 Gy • La fotografía muestra pérdida temporal de cabello en la zona occipital derecha del cráneo 5-6 semanas después de la embolización (Courtesía de W. Huda). • Según lo informado el cabello volvió a crecer (más gris que el original) a los 3 meses IAEA 24 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Derivación transyugular intrahepática portosistémica - TIPS (b) (a) a) Placa esclerótica depigmentada rodeada de hiperpigmentación en la zona media de la espalda de un paciente a partir de tres intervenciones TIPS. Estas alteraciones estuvieron presentes dos años después de las intervenciones, descritas como radiodermatitis crónica. (Fotografías de Nahass y Cornelius (1998) b) Placa ulcerante rodeada de un área rectangular de hiperpigmentación en la parte media de la espalda IAEA 25 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Importancia de la filtración adicional del haz de rayos X • El uso de filtros extra (normalmente de cobre) elimina los fotones de baja energía del haz de rayos X permitiendo obtener una imagen de similar calidad ahorrando dosis a la piel del paciente. • Algunos sistemas modernos de fluoroscopia utilizan filtración añadida variable según el espesor del paciente a fin de lograr un equilibrio entre la calidad de imagen y la dosis. IAEA 26 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Importancia de la filtración extra en el haz de rayos X Peso Selección automática del filtro en función del espesor del paciente y del ángulo de la proyección La figura es cortesía de Siemens. El nombre “carefilter” es propiedad de Siemens IAEA 27 Cine LD flat panel 020604BR 0.7 0.6 mm Cu (filter) 0.6 0.5 0.4 0.3 Field 25 cm 0.3 Field 20 cm 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0 0 0 16 20 24 28 cm PMMA Siemens Axiom Artis. Filtros de cobre seleccionados por el sistema de panel plano en función del espesor de PMMA . En este caso, el objeto de prueba de Leeds se hallaba en el isocentro. Para 28 cm de PMMA, el sistema no seleccionó filtro alguno IAEA 28 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Importancia de la filtración extra en el haz de rayos X Filtro extra (0.2 mm Cu + 1 mm Al) en un sistema de GE Advantx IAEA 29 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Atenuador en forma de cuña Atenuador en cuña. Sistema de rayos X GE Advantx IAEA 30 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Importancia de los atenuadores en cuña • Los atenuadores en cuña (semitransparentes) se utilizan para mejorar la calidad de imagen evitando las grandes diferencias de brillo en la misma imagen (con pérdida de contraste en algunas zonas). Además, se obtiene así una reducción de la dosis en piel. • Los sistemas modernos permiten situar el atenuador en cuña mediante la memoria de última imagen sin radiación (posicionado virtual). IAEA 31 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Importancia de los atenuadores en cuña No se utilizó el atenuador en cuña al obtener esta serie de cine. Nótese la gran diferencia en brillo y la ausencia de información en la zona sobreexpuesta Esta serie de cine se obtuvo con el atenuador en cuña IAEA 32 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Importancia de los atenuadores en cuña En este caso no se utilizó el atenuador en cuña Se puede medir la distribución de dosis en la piel colocando películas lentas entre la espalda del paciente y la mesa. Una vez procesadas éstas permiten verificar los tamaños de campo y la superposición de las proyecciones en las diferentes series de cine y fluoroscopia. Si están calibradas también permiten conocer los valores absolutos de dosis a la piel (excepto si se satura la película). En este caso se utilizó el atenuador en cuña IAEA 33 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Importancia de los atenuadores en cuña En este caso no se utilizó el atenuador en cuña En este caso se utilizó el atenuador en cuña IAEA 34 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Rejilla antidifusora • Se usa la rejilla antidifusora con detectores de panel plano, para mejorar la calidad de image en pacientes adultos. • En caso de niños o pacientes delgados, se debe poder retirar la rejilla con facilidad, conforme a las normas IEC (Comisión Electrotécnica Internacional). IAEA 35 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Rejilla antidifusora retraíble en un detector de panel plano IAEA 36 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Relación entre la información para el diagnóstico y la dosis al paciente • En fluoroscopia digital es especialmente importante mantener un adecuado equilibrio adecuado entre la información para el diagnóstico y la dosis al paciente. • La información para el diagnóstico depende del número de imágenes tomadas y la calidad (y la dosis) de cada imagen. IAEA 37 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital La ICRP 93 indica que: • Los parámetros de las dosis al paciente deberían representarse visualmente en la consola del operador (y en el caso de intervenciones, dentro de la sala de rayos X) a fin de permitir a los técnicos en radiología y los médicos especialistas controlar mejor las dosis a los pacientes. IAEA 38 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Importancia de representar los parámetros de dosis en fluoroscopia digital (I) • El presentar los parámetros de dosis en los monitores es una forma de ayudar a los médicos a optimizar las dosis a los pacientes • Los sistemas digitales modernos ofrecen normalmente, durante las pausas de fluoroscopia, la dosis acumulada (CD) y el producto de la dosis por el área (DAP) o el porcentaje de un valor de la dosis de advertencia que se puede preselccionar. IAEA 39 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Importancia de representar los parámetros de dosis en fluoroscopia digital (II) • La CD es el valor de kerma en aire acumulado en una escena de cine o de fluoroscopia (o en toda la intervención) en el punto de referencia intervencionista (IRP). • El IRP es un punto pensado para representar la posición de la piel del paciente a la entrada del haz de rayos X durante una intervención. • En los sistemas fluoroscópicos con isocentro, el IRP está situado en el eje del haz de rayos X a 15 cm del isocentro en el sentido dirigido hacia el foco del tubo. IAEA 40 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital El indicador más sencillo de la sala de rayos X: DAP y el tiempo de irradiación IAEA 41 Radiation Protection in Digital Radiology L04 Optimisation in Digital Fluoroscopy Presentación de la dosis en el sistema de detector plano Philips Allura IAEA 42 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Presentación de los datos dosimétricos completos en la sala de rayos X: DAP y dosis acumulada (Siemens Axiom Artis) IAEA 43 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Representación visual de las dosis en un sistema biplano (información independiente de los tubos A y B) (Siemens Axiom Artis) IAEA 44 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Cámara de ionización de transmisión Siemens Axiom Artis IAEA 45 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Cámara de transmisión en un Siemens Axiom Artis (para angiografía) IAEA 46 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Valores experimentales medidos con PMMA y comparados con los datos clínicos en un Philips Integris H5000. En ciertas proyecciones oblicuas, el espesor atravesado por el haz en un paciente de 18 cm llega a ser de 33 cm IAEA 47 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Philips Integris System (Modo cine, tamaño de campo en II: 18 cm, FID 950-1100 cm, FSD 65-75 cm). Paciente de 63 kg. Angiog. coron. 794 cuadros , 7,8 min fluoro, DAP 34 Gy.cm2 7 0. 8 0. 56 0.8 0. 0. 4 22 0. 3 0.4 0.2 42 0.6 0. mGy/frame 1 0 O LA O LA 55 45 C R 12 10 RA AU C R 85 30 15 55 O O O LA A A O LA R R 22 5 Projections IAEA 48 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Parámetros de operación en la sala de control (Siemens Axiom Artis) IAEA 49 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Informe de dosis en pantalla) (Siemens Axiom Artis) IAEA 50 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Parámetros de operación en pantalla (Siemens Axiom Artis) IAEA Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital 51 Ventajas de un panel plano dinámico sobre un intensificador de imagen • Los detectores planos dinámicos (FD) permiten • • • • • obtener imágenes sin distorsión y poseen ... Excelente resolución de contraste. Amplio rango dinámico. Elevada sensibilidad a los rayos X. Relativa insensibilidad a los campos magnéticos. Los FD se ajustan normalmente a un nivel de dosis similar a los intensificadores de imagen, pero éste se puede reducir posteriormente. IAEA 52 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital IZQUIERDA: Imagen obtenida con intensificador de imagen (II); modo de cine “dosis normal”; 24 cm PMMA, objeto de prueba situado en isocentro; dosis a la entranda 257 µGy/cuadro. DERECHA: Imagen obtenida con detector plano (FD); modo de cine “dosis normal”; 24 cm PMMA, dosis a la entrada 257 µGy/cuadro. Obsérvese, que con este nivel y ancho de ventana, la falta de uniformidad de la imagen II en comparación con el FD. Equipo de rayos X: Siemens Axiom Artis en ambos casos. IAEA 53 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Acciones específicas para fluoroscopia digital Acción Influencia en la dosis al paciente Influencia en la calidad de imagen o en la información para el diagnóstico Aumento del número de imágenes por examen con fluoroscopia digital Aumento Mejora Utilización de magnificación para mejorar la resolución espacial Puede hacer Mejora aumentar la dosis a la piel Utilización del modo de alta dosis en fluoroscopia o en adquisición digital Aumento IAEA Mejora ICRP 93 Protección radiológica en radiología digital 54 L04 Optimización en fluoroscopia digital Acciones específicas para fluoroscopia digital Acción Influencia en la dosis al paciente Influencia en la calidad de imagen o en la información para el diagnóstico Utilización de series de radiografías digitales (26 cuadros / s) en lugar de fluoroscopia Aumento Posible mejora Utilización de la fluoroscopia virtual Disminución Sin efecto Utilización de fluoroscopia pulsada Puede disminuir Ligero deterioro a veces ICRP 93 IAEA 55 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Recomendaciones prácticas • La magnificación o los modos de fluoroscopia de alta dosis puede necesitarse únicamente durante parte de la intervención (por ejemplo, para cuantificar una estenosis) pero no durante todo el tiempo. • La magnificación digital (numérica) es una buena opción de la fluoroscopia digital. • En los protocolos se debería incluir el requisito de terminar una serie programada de imágenes, en cuanto se haya obtenido la información que se requiere para el diagnóstico. IAEA 56 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Conclusiones • Tres tipos de imágenes digitales: fuoroscopia, captación de una imagen de video, radiografía digital del intensificador y de los detectores de panel plano • Modo diferente modos de control automático de exposición en el panel plano (ADRC) respecto al II (ABC) • “CT dinámico”, imágenes de CT de haz cónico generadas moviendo los detectores de panel plano • Dosis a los pacientes similares a las de fluoroscopia II convencional, mantiendon modos de operación, SSD, tiempo de fluoroscopia, modo de magnificación, frecuencia de pulso y dosis adecuados para obtener una imagen de calidad apropiada IAEA 57 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Responda: correcto o incorrecto • • • Los detectores de panel plano (FPD) van acoplados con una cámara CCD para captar las imágenes En los sistemas de panel plano, FDP, existe persistencia a bajos niveles de exposición El uso de colimación virtual puede reducir la dosis de radiación a los pacientes IAEA Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital 58 Answer True or False • Incorrecto. El FFD no requiere cámara puesto que su principio de adquisición de imagen es diferente del de los intensificadores de imagen. • Correcto. A bajos niveles de exposición, los sistemas de FPD presentan persistencia, de manera similar a las cámaras vidicón. • Correcto. La colimación virtual es la capacidad de situar las láminas del colimador en la posición deseada, haciendo uso de la memoria de última imagen y sin radiación extra para el paciente. IAEA 59 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital Referencias • Lin, PP The operation of automatic dose control of fluoroscopy system in conjunction with spectral shaping filters. Med Phys 34(8) (2007) 3169-3172. • Seibert, JA Flat-panel detectors: how much better are they? Pediatr Radiol 36 (Suppl 2) (2006)173-181. • Strauss K . Pediatric interventional radiography equipment: safety considerations. Pediatr Radiol 36 (Suppl 2) (2006)126–135. • Managing patient dose in Digital Radiology ICRP Publication 93 Ann ICRP 2004 Elsevier IAEA 60 Protección radiológica en radiología digital L04 Optimización en fluoroscopia digital
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